交通控制电路.doc

PAGE 模拟与数字电子技术课程设计报告 设计课题： 交通控制电路 专业班级：电气工程及其自动化1203 学生姓名：白志强、王宝富、侯帅、辛家康 指导教师：郭秀梅、崔今花 设计时间：2014年6月30日—2014年7月11日 PAGE PAGE 1 交通灯控制电路 设计者：白志强、王宝富、侯帅、辛家康 指导老师：郭秀梅、崔今花 摘要 交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、定时器、控制器、译码显示电路组成。秒脉冲发生器由NE555产生脉冲，定时器由74LS160实现，控制器由74LS153和74LS74组成，译码电路采用74LS48和七段数码管来显示。控制器通过ST信号对定时器进行控制，从而显示红黄绿灯的转换。 关键字 交通灯 控制器 秒脉冲发生器 定时器 译码器 1设计任务及要求： 设计任务：设计一个十字路口的交通灯控制电路 要 求： (1)要求甲乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒； (2)要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道； 2 设计方案与论证 交通灯控制系统的原理框图如图1-1所示。 它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中： 　TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。 　TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。 　ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。 　　 ? ?图1-1 系统的原理框图 交通灯控制器的ASM 如图1-3所示 　　（1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。 　　（2）乙车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 　　（3）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 　　（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1、2所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下表1-2规定： 表1-2 控制状态 信号灯状态 车道运行状态 S0（00） 甲绿、乙红 甲车道通行，乙车道禁止通行 S1（01） 甲黄、乙红 甲车道缓行，乙车道禁止通行 S3（11） 甲红、乙绿 甲车道禁止通行，乙车道通行 S2（10） 甲红，乙黄 甲车道禁止通行，乙车道缓行 AG=1 甲车道绿灯亮 甲车道通行 BG=1 乙车道绿灯亮 乙车道通行 AY=1 甲车道黄灯亮 甲车道缓行 BY=1 乙车道黄灯亮 乙车道缓行 AR=1 甲车道红灯亮 甲车道禁止通行 BY=1 乙车道红灯亮 乙车道禁止通行 由此得到交通灯的ASM图，如 图1-3所示。设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。 图1-3 交通灯的ASM图 3单元电路的设计与参数计算 3.1秒脉冲发生器 秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成，其中R8=15K、R9=68K,C3=10uF的电阻电容值决定了脉冲宽度。既T=(R8+2R9)C2ln2当T=1S，即可凑出R8、R9、C3其中C