课程设计报告交通信号灯控制器.docx
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课程设计报告交通信号灯控制器
一、设计背景
在现代城市中,人口和汽车日益增长,市区交通也日益拥挤,人们的安全问题也日益重要。
因此,红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。
交通信号灯常用与交叉路口,用来控制车的流量,提高交叉口车辆的通行能力,减少交通事故。
有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。
二、任务和要求
红绿灯交通信号系统外观示意图如图1所示。
1.在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯,显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯;另一方向是红灯、绿灯、黄灯。
2.设置一组数码管,以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间,其中一个方向上(主干道)绿灯亮的时间是45s,另一个方向上(支干到)绿灯亮的时间是25s,黄灯亮的的时间都是5s。
3.要求加装一流量控制电路,使电路拥有流量控制功能,既:
当一条路上无车,另一条路上有车时,这条路上的绿灯长亮,另一条路上红灯长亮。
三、总体设计方案
1.状态设置
状态1(00):
主车道的绿灯亮,车道,人行道通行;南北方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行。
状态2(01):
主车道的黄灯亮,车道,人行道缓行;南北方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行;
状态3(10):
支车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行;南北方向车道的绿灯亮,车道,人行道通行;
状态4(11):
支车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行;南北方向车的黄灯亮,车道,人行道缓行;
2.系统框图
a.系统总框图
b.系统状态转换框图
四、单元电路设计
1.倒计时电路(定时电路)
倒计时器由两位4位十进制可逆同步计数器(双时钟)74LS192、一个非门和一或门构成。
其组成如图所示,其中74LS192是上升沿触发,CPU为加计数时钟输入端;CPD为减计数时钟输入端;LD为异步预置端,低有效;CR为异步清零端,高有效;CO为进位输出端,当1001后输出低电平;BO为借位输出端,当0000后输出低电平;D3D2D1D0为数据预置端;Q3Q2Q1Q0为数据输出端。
2.状态控制器(主控电路)
状态控制器由两个上升沿D触发器构成,状态有00→01→10→11,四种状态分别对应信号灯的四种状态,且触发器上的清零端、置一端,用于接收流量控制电路上的控制-状态变换信号,完成状态-流量控制。
3.交通灯显示电路、
此部分由一个数据分配器74LS138、两个与门和6个发光二极管构成。
其结构如图所示。
74LS138的外引线排列如图)所示,其中A2A1A0是3个二进制代码输入端;Y7Y0是8个输出端,低电平有效;STA、STB、STC是使能控制端。
当STA=1且STB+STC=0时,分配器才工作。
4.数码管显示
采用四位二进制七段数码管显示,如图所示。
5.置数变换电路
此部分电路是由两个数据选择器构成,既用74LS153组成,当主控电路状态发生变换时,置数变换电路产生的置数也随之变换,其状态对应为:
00→45,01→05,10→25,11→05.最后将置数放回倒计时电路,用于置数,最终达到定时的作用。
6.流量控制电路
此部分电路是由一片74LS138,既数据选择器构成,主干道接A,支干道接B,当状态为10或01时,直接控制主控电路的两片上升沿D触发器的清零或置一端。
完成流量控制。
五、总电路原理图
六、总电路图
七、原件清单
74LS192(十进制可逆计数器)两个
74LS138(3-8译码器)两个
74LS153(双4选1数据选择器)一个
74LS74(上升沿双D触发器)一个
74LS04(六反相器)一个
74LS32(四2输入或门)一个
74LS08(四2输入与门)一个
八、电路连接与调试
在电路连接与调试过程中,应该一部分一部分的连接调试,接好一部分,再接另一部分,否则当全部接好再调试的话,不仅浪费时间,而且有问题的话无法排查。
经过仿真与实际连接,本套电路设计成功,可以达到预设效果。
九、设计总结
实习就是将从课本上的知识应用于实际中,数字电路课程设计就是很好的实践。
在交通灯控制系统设计中,充分的体现了动手能力和对课本知识的掌握程度。
而设计过程又存在着许多的问题,由于电路试验箱的地方有限,所以必须先合理的规划每个模块的位置,其次,芯片周围的布线也得小心处理,粗心大意的代价就是局部短路。
实习中更是将各个芯片的功能状态系统地学习了一遍,熟练地用它们实现所需的功能。
不过在所遇到的问题处理过程中有成功也有失败,但这确实加强了自己的动手能力,最终我还是体会到成功的喜悦。
十、参考文献
[1]陈晰.《数字电路试验技术基础》.电子工业出版社,1999
[2]李元.《数字电路与逻辑设计》.南京大学出版社,1997
[3]郝波.《数字电子技术》,西安电子科技大学出版社,2004
[4]郭斌.《数字逻辑电路》.电子科技大学出版社,1995
[5]程震先.《数字电路实验与应用》.北京理工大学出版社,1999
[6]王毓银.《数字电路逻辑设计》.高等教育出版社,1992
[7]XX文库
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