交通信号灯设计

简易交通信号灯控制器 1.主要技术指标与要求 1.定周控制：主干道绿灯45s，支干道绿灯25s； 2.每次由绿灯变为红灯时，应有5s黄灯作为过渡； 3.分别用绿、黄、红色发光二极管示信号灯； 2.摘要 道路交通和我们息息相关，是我们日常生活的一部分。为了确保道路交通顺畅与安全，交通信号控制系统是用来自动控制十字路口红黄绿三色的 交通灯。 简易交通信号灯控制器利用555秒脉冲发生器提供秒脉冲信号,通过CP输入。主控制器由两块74LS290组成一个80进制计数器，分别在45S,50S,75S,80S,通过驱动控制装置来控制主干道与支干道中绿、黄、红发光二极管的亮灭及其持续时间，从而实现对主干道与支干道交通信号的控制 。 3.总体设计论证及选择 方案一：十字路口每个方向的绿、黄、红灯所亮的时间比例分别为9：1：5，所以，可以选择计数器为5s的脉冲。因为每5s一个时间单位，所以计数器的工作循环为16，应选择一个十六进制的计数器来控制，故选择74LS161四位异步二进制计数器，再加上相应控制器来配合，达到计数器分别在9、10、15、16翻转的目的。 方案二：本方案主要由主控制电路和秒脉冲发生器组成，其中主控制电路包括：主控制器、清零装置、驱动装置、信号灯装置及一些逻辑门。主控制器中采用两块74LS290二-五-十进制来实现八十进制计数器。秒脉冲发生器由555秒脉冲发生器负责提供脉冲信号。接通电源瞬间，清零装置将主控制器清零，紧接着，主干道绿灯和支干道红灯打开，其余主、支道灯关闭。秒脉冲传送到控制器，主控制电路在45s到，50s到，75s到，80s到分别产生翻转信号，从而改变 主、支道绿、黄、红灯的开闭持续时间，继而实现交通信号灯控制。 方案三：十字路口车辆通行情况只可能有4种情况，可以依次用S0=00,S1=01,S2=10,S3=11,L来记忆交通灯的工作情况。分别对这四种情况进行编码，得到转换图，显然这是一个四进制计数器，可以采用J-K触发器74LS107来构成，控制电路。 经过比较，我选择方案二，因为方案一中，主控制器用的是十六进制74LS161计数器，而交通灯信号控制周期T=80s，相比而言方案二更容易得到。而方案三中器件我不太熟悉，所以最终我选方案二。 4.设计方案的原理框图、总体电路图及说明 原理框图： 总体电路图： Ucc R2 Rw R1 说明：电源接通瞬间，清零装置将主控制器清零，并通过驱动装置使主绿和支红两灯亮，关闭其它灯，随着脉冲信号的输入，主控制器控制各灯开闭所需的时间，即在目标脉冲未到达主控制器之前，主绿、支红灯亮，其它灯灭，当45s脉冲信号到达后，主控制器关闭主绿打开主黄，同时支路保持不变；当50s脉冲信号到达后，主控制器关闭支黄，打开主红，同时关闭支红打开支绿；当75s脉冲信号到达后，主控制器打开支黄关闭支绿，同时主干道保持不变；当80s脉冲信号到达后，关闭支黄打开支红，同时打开主绿，由此开始以T=80s为一个周期的控制循环。 状态表为： 状态 主绿 主黄 主红 支绿 支黄 支红 维持时间 S 亮 灭 灭 灭 灭 亮 45s S 灭 亮 灭 灭 灭 亮 5s S 灭 灭 亮 亮 灭 灭 25s S 灭 灭 亮 灭 亮 灭 5s 逻辑变量的取值定义为： A=0，清零信号未到，A=1，清零信号到； B=0， 45s信号未到，B=1, 45s信号到； C=0, 50s信号未到，C=1， 50s信号到； D=0, 75s信号未到，D=1, 75s信号到； E=0, 80s信号未到，E=1, 80s信号到； 其状态转换表为： A B C D E 状态 说明 0 0 0 0 0 未知 1 0 0 0 0 S 由未知 S 0 0 0 0 0 S 维持S 0 1 0 0 0 S 由S S 0 0 0 0 0 S 维持S 0 0 1 0 0 S 由S S 0 0 0 0 0 S 维持S 0 0 0 1 0 S 由S S 0 0 0 0 0 S 维持S 0 0 0 0 1 S 由S S 5．单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算 555秒脉冲触发器 R2 Ucc 5v Rw R1 输出脉冲周期 为：T=0.7（ R1+2R2）C,若T=1S,令C=10uf,R1=39K ,则R2=51K ,取一固定电阻47K ,与一5K 的电位器相串联代替电阻R2，在调试电路时，调节电位器RP，使输出脉冲周期为1。 74LS290型二-五-十进制计数器管脚排列及功能表如下： R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) QD QC QB QA 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 计数 0 0 0 0 R0(1) ，R0(2)是清零信号输入端（高电平有效），S9(1) S9(2)， 是置“9”输入端（高电平有效），当R0(1) =R0(2)=1. S9(1)=S9(2)=1中任一个为0时，计数器清零； 主控制器： 接收1HZ的目标脉冲后，当45s信号到，控制器由 S S ;当50s信号到，控制器由S S ;当75s信号到，控制器由S S ;当80s到，控制器由S S ; 信号灯显示： R 其中基本RS触发器由74LS00 与非门按图a连接而成。 Q Q SD RD RD SD 图a 74LS00与非门管脚如下图所示： VCC3B 3A 3Y 4B 4A 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 主控电路中所用到得逻辑门器件有： 非门：74LS04六反相器 Y= A 与非门：74LS30 八输入与非门 Y=ABCDEFGH 与非门悬空的输入端 子相当于接高电平。 或门：74LS32 二输入四或门 Y=A+B 与门：4082 双4输入与门 Y=ABCD 6.收获与体会，存在问题等 电工与电子课程设计能让我们综合运用所学知识来判断，分析，解决问题。在这次设计过程中，我们遇到好多以前没见多问题，有好几次都不知道该怎么进行下去，但我们明白这是任务也是挑战，我们必须尽自己所能完成这个课程设计。 设计过程中每一处问题我们都想办法攻克它，每一处细节我们我们都尽力去完善它。比如解决置数问题，我们是认真思考，几经讨论才决定下来的。有时，仅仅靠课本上的知识是不够的，我们还要到图书管，到网上去查阅资料。有时为了一个小地方我们也会争论不休，不过这些都给了我们思考的机会。 总之这两周的课程设计我过的很充实，在整个过程中我们得到了老师和同学的许多帮助。经过这两周的课程设计，也使我对课本知识有了新的认识和掌握，更让我学到了许多课本上学不到的知识。学会了如何分析问题，解决问题，以及合作的重要性。同时也认识到自己本身还有很过不足之处，比如对课本知识运用不够灵活，对各种芯片的逻辑动能不够了解，对各个管脚的功能并不太清楚，在整个过程中浪费了很多时间。由于我们的时间和水平都很有限，设计中不当和欠缺之处在所难免，望老师及其他同学指正。 7参考文献 《电子电路设计与实践》 姚福安编著 《电子技术》 李春茂主编 8.附件 74LS290二-五-十进制计数器………………………4个； 74LS00与非门……………………………………….3个； LED发光二极管……………………………………...6个； 74LS32二输入四或门………………………………..1个； 74LS04六反相器……………………………………..1个； HD74HC21 双四输入与门…………………………...6个； 74LS08四双输入与门………………………………..2个； 74LS30八输入与非门………………………………..3个； 驱动装置 主控制器 秒脉冲发生器 Q Q Q Q C 74LS290 （1） R R S S 驱动装置 驱动装置 驱动装置 驱动装置 驱动装置 主干道 支干道 13 Q Q Q Q C 74LS290 （2） CR R S S 14 2 1 S R 1 3 4 5 6 7 8 9 74LS00 2 1 3 4 5 6 7 74LS290 8 9 9 8 74LS08 7 6 5 4 3 1 2 9 8 74LS30 7 6 5 4 3 1 2 9 8 74LS32 7 6 5 4 3 1 2 9 8 74LS00 7 6 5 4 3 1 2 74LS00 4 7 6 3 2 1 5 74LS00 4 7 6 3 2 1 5