交通灯课程设计报告材料.docx
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交通灯课程设计报告材料.docx
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交通灯课程设计报告材料
课程设计报告
设计课题:
交通控制灯
专业:
电子信息工程
班级:
……….
姓名:
……..
学号:
………
指导老师:
………
一、设计要求
(一)设计指标
(二)设计要求
(三)制作要求
(四)编写设计报告
二、原理框图
三、单元电路设计
四、设计步骤及方法
五、总结
六、心得体会
交通灯控制的设计
交通灯控制电路是通过采用数字电路设计的,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的新方法,指挥各种车辆和行人的安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
设计要求
(一)设计指标
1.为十字交叉路口设计两组信号灯控制,每组有红,绿,黄三色信号灯显示。
各干信号灯顺序为:
红绿黄红绿……
(二)设计要求
1、画出电路原理图(或仿真电路图);
2、元器件及参数选择;
3、电路仿真与调试;
(三)制作要求
自行装配和调试,并能发现问题和解决问题。
(四)便携设计报告
写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会
二、原理框图
交通灯控制系统的原理框图如下图所示。
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。
交通灯控制系统的原理框图
图中:
TL:
表示甲车道绿灯亮的时间间隔为60秒,乙车道绿灯亮的时间为50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。
三、单元电路设计
(一)定时器
定时器由与系统秒脉冲(由时钟脉冲产生器提供)同步的计数器构成,要求计数器在状态信号ST作用下,首先清零,然后在时钟脉冲上升沿作用下,计数器从零开始进行增1计数,向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。
计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。
74LS163是4位二进制同步计数器,它具有同步清零、同步置数的功能。
74LS163的外引线排列图和时序波形图如图12、3所示,其功能表如表12、2所示。
图中,是低电平有效的同步清零输入端,是低电平有效才同步并行置数控制端,CTp、CTT是计图12.2交通灯的ASM图数控制端,CO是进位输出端,D0~D3是并行数据输入端,Q0~Q3是数据输出端。
由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。
电路的工作原理请自行分析。
图12、374LS163的外引线排列图和时序波形图
(二)控制器
控制器是交通管理的核心,它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。
从ASM图可以列出控制器的状态转换表,如表12、3所示。
选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生4种状态,控制器状态转换的条件为TL和TY,当控制器处于Q1n+1Q0n+1=00状态时,如果TL=0,则控制器保持在00状态;如果,则控制器转换到Q1n+1Q0n+1=01状态。
这两种情况与条件TY无关,所以用无关项"X"表示。
其余情况依次类推,同时表中还列出了状态转换信号ST。
图12、4定时器电路图
表12.274LS163功能表
表12.3控制器状态转换表
状态转换表根据表12.3、可以推出状态方程和转换信号方程,其方法是:
将Q1n+1、Q0n+1和ST为1的项所对应的输入或状态转换条件变量相与,其中"1"用原变量表示,"0"用反变量表示,然后将各与项相或,即可得到下面的方程:
根据以上方程,选用数据选择器74LS153来实现每个D触发器的输入函数,将触发器的现态值()加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号.即可实现控制器的功能。
控制器的逻辑图如图12.5所示。
图中R、C构成上电复位电路。
图12、5控制器逻辑图
(三)译码器
译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q0的4种工作状态,翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。
控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表12、4所示。
实现上述关系的译码电路请读者自行设计。
三、单元电路设计
1.1交通灯运行状态分析
交通灯控制电路,要求每个方向有三盏灯,分别为红、黄、绿,配以红、黄、绿三组
时间到计时显示。
一个方向绿灯、黄灯亮时,另一个方向红灯亮。
每盏灯顺序点亮,循
环往复,每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。
交通灯的运行状态共有四种,分别为:
状态
0
:
东西方向车道的绿灯亮,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1:
东西方向车道的黄灯亮,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2:
东西方向车道的红灯亮,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3:
东西方向车道的红灯亮,车道,人行道禁止通行;南北方向车道的黄灯亮,车
道,人行道缓行;
4 种状态循环往复,并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值
之和。
交通灯电路的具体运行状态框图如图
图1.1 交通灯运行状态分析图
1.2电路工作总体框图
交通灯控制电路主要由以下几部分构成,如图2.2 所示,有电源电路,脉冲电路,分
频电路,倒计时电路,(交通灯)状态控制电路,灯显示电路。
图1.2交通灯控制电路功能模块框图
2.1电源电路:
电源电路主要由整流、滤波、稳压三部分组成,用于供给数字电路的工作电源。
整流部分由变压器与整流桥KBP210G 组成。
220V、50Hz 的交流输入经过变压器之后,输出9V、50Hz
的交流电压。
该电压输入整流桥,整流桥由四只整流二极管接成电桥的形式组成。
整流桥输出8.1V 的直流电压。
滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波,由1mF 的电容组成电容滤波电路。
电容滤波电路简单,负载直流电压较高,纹波也较小,适合负载电压较高,负载变动不大的场合。
稳压电路用于稳定电压的输出,由三端集成稳压器L7805 和电容组成。
C2、
C3 用来实现频率补偿,防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰,C4 用于减少稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。
图2.1稳压电源
总电路图
四、元器件
五、总结
交通灯的设计心得体会总结
通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关电子线路方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
通过这次课程设计,我掌握了NIMultisim软件的使用方法,了解了红绿灯的实际控制过程,以及如何提高电路的性能等等。
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