交通信号灯控制系统1.docx
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交通信号灯控制系统1.docx
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交通信号灯控制系统1
数字技术课程设计
《交通信号灯的自动控制》
学院:
电气学院
专业班级:
自动化07级3班
姓名:
郭金赟
学号:
310708020310
指导教师:
艾永乐
时间:
09年11月7日—09年11月16日
目录
第一章2
1.1摘要2
1.2交通信号灯的参数要求3
1、任务要求3
第二章4
2.1系统框图及其说明4
2.2信号灯转换器5
第三章单元电路设计6
3.1主控电路6
3.1.1、原理6
3.1.2.原器件的选择及参数:
6
3.1.3、电路接法如下7
3.2.大道计时电路8
3.2.1、原理:
8
3.2.2.原器件的选择及参数:
8
3.2.3、电路接法如下9
3.3小道计时电路10
3.3.1、原理:
10
3.3.2、原器件的选择及参数:
10
3.3.3、电路接法如下:
10
第四章结束语11
附录12
第一章
1.1摘要
交通灯系统是一个非常重要的环节,一个科学的交通灯管理系统,既能尽可能的保证交通的顺畅,充分利用交通基础设施,使人们出行便利,又能保证人们的出行安全。
随着交通工具的增多,人们的出行量加大,传统的交通管理系统显然已经不能满足现实的需要,我国正处于高速发展的大变格时代,伴随着城市的日益膨胀,农村前所未有的大发展,公路交通必将更加突飞猛进,交通灯是公路的必需品,因此肯定的大量的市场,服务社会的发展。
通过对数字电子技术的学习,我做了这套交通灯产品,不能保证是最好的,也不是最先进的,但符合社会的需要,也是对自已学习的一个检验。
1.2交通信号灯的参数要求
1、任务要求
(1)通常情况下,大道绿灯亮,小道红灯亮。
(2)若小道来车,大道经6秒由绿灯变成黄灯,再经过4秒,大道由黄灯变成红灯,同时,小道由红灯变为绿灯。
(3)小道变为绿灯后,若大道来车不到3辆,则经过期作废25秒钟后自动由红灯变为黄灯,再经过4秒,同时,大道由红灯变为绿灯。
(4)如果小道在绿灯亮时,小道绿灯亮的时间还没有到25秒,只要大道检测到已经超过3辆在等候,那么小道应立即变为黄灯,再经过4秒变为红灯,同时,大道由红灯变为绿灯。
2、设计原理:
此交通灯系统包含四个状态:
大道绿灯小道红灯,大道黄灯小道红灯,大道红灯小道绿灯,大道红灯小道黄灯,最后又回到大道绿灯小道红灯,这几个状态之间的时间间隔分别为6、4、25、4秒。
可以用4选一数据选择器来控制计数器的进制,使计数器在相应的状态完成相应的功能。
彩灯显示模块要采用动态扫描方式,实现大路小路分时显示。
第二章
2.1系统框图及其说明
交通灯控制系统的原理框图如图2-1所示。
它主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器和脉冲信号发生器组成。
脉冲信号发生器用的是555定时器;计时计数器是由74LS160来完成、输出四组驱动信号T0和T3经信号灯转换器(4片7448)来控制信号灯工作,主控电路是系统的主要部分,由它控制信号灯转换器的工作。
图2-1
2.2信号灯转换器
两方向车道的交通灯的运行状态共有4种,如图2-2所示
图2-2
信号灯状态与车道运行状态如下:
S0:
大道车道的绿灯亮,车道通行,小道车道的红灯亮,车道禁止行。
S1:
大道车道的黄灯亮,车道缓行;小道车道的红灯亮,车道禁止行。
S2:
大道车道的红灯亮,车道禁止通行;小道车道的绿灯亮,车道行
S3:
大道车道的红灯亮,车道禁止通行;小道车道的黄灯亮
G1=1:
主干道绿灯亮
Y1=1:
主干道车道黄灯亮
R1=1:
主干道车道红灯亮,人行道绿灯亮;南北方向人行道红灯亮
G2=1:
支干道车道绿灯亮
Y2=1:
支干道车道黄灯亮
R2=1:
支干道车道红灯亮,人行道绿灯亮;东西方向人行道红灯亮
第三章单元电路设计
3.1主控电路
3.1.1、原理
通过一片74LS160,选择其4个状态、分别为(00011011)分别表示大绿小红、大黄小红、大红小绿、大绿小黄00->(6秒)01->(4秒)10->(25秒)11(4秒){循环图}。
中间延时通过计时电路来实现。
3.1.2.原器件的选择及参数:
选集成计数器74160,74160是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制加法计数器。
表4-1是它的状态表。
表3-174160的状态表
清零
预置
使能
时钟
预置数据输入
输出
工作模式
RD
LD
EPET
CP
D3D2D1D0
Q3Q2Q1Q0
0
ⅹ
ⅹⅹ
ⅹ
ⅹⅹⅹⅹ
0000
异步清零
1
0
ⅹⅹ
↑
d3d2d1d0
d3d2d1d0
同步置数
1
1
0ⅹ
ⅹ
ⅹⅹⅹⅹ
保持
数据保持
1
1
ⅹ0
0
ⅹⅹⅹⅹ
保持
数据保持
1
1
11
↑
ⅹⅹⅹⅹ
十进制计数
加法计数
:
设状态编码为:
S0=0000S1=0001S2=0010S3=0011
表3-2状态编码与信号灯关系表
QdQcQbQa
G1
Y1
R1
G2
Y2
R2
0000
1
0
0
0
0
1
0001
0
1
0
0
0
1
0010
0
0
1
1
0
0
0011
0
0
1
0
1
0
3.1.3、电路接法如下
图3-1
3.2.大道计时电路
3.2.1、原理:
通过74LS160(2片)采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来分别实现25秒、6秒、4秒。
通过7448(2片)译码器和数码管的连接实现几个灯的时间的显示。
3.2.2.原器件的选择及参数:
若选集成计数器74160(2片),采用同步整体置数。
译码器7448(2片)、7段数码管(2个)等。
表4-37448状态表
NO
LT
RBI
DCBA
BI/RBO
abcdefg
0
1
1
0000
1
1111110
1
1
ⅹ
0001
1
0110000
2
1
ⅹ
0010
1
1101101
3
1
ⅹ
0011
1
1111001
4
1
ⅹ
0100
1
0110011
5
1
ⅹ
0101
1
1011011
6
1
ⅹ
0110
1
0011110
7
1
ⅹ
0111
1
1110000
8
1
ⅹ
1000
1
1111111
9
1
ⅹ
1000
1
1110011
注:
本系统设计用的是74LS160计数器(0-9),因此7447的后面几个状态没必要写出。
表4-4状态编码与时间关系表
开关(s)
A
B
C
时间
1
1
0
0
4
2
0
1
0
6
3
0
0
1
25
3.2.3、电路接法如下
图3-2
3.3小道计时电路
3.3.1、原理:
通过74LS160(2片)采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来分别实现25秒、4秒、4秒。
通过7448(2片)译码器
和数码管的连接实现几个灯的时间的显示
3.3.2、原器件的选择及参数:
若选集成计数器74160(2片),采用同步整体置数。
译码器7448(2片)、7段数码管(2个)等。
基本上与主干道计时电路一样。
表1-5状态编码与时间关系表
开关
A
B
C
时间
1
1
0
0
25
2
0
1
0
6
3
0
0
1
4
3.3.3、电路接法如下:
图3-3
第四章结束语
1、费了九牛二虎之力,终于完成了这次课程设计,说实话,我对于自己的这个设计还有很多不满意的地方,鉴于时间关系,也是自己水平有限,很遗憾没能做的更好。
我认为用74190减法计数器,实现数码管倒计时效果会更好,还有,就是鉴于篇幅的限制,上面我没有总电路画出来,我觉得那有点赘于了,我这个设计用到了2个74160加法计数器,一个555定时器,两对用7448译码器驱动的数码管,但是我没有做出电源电路,总之,这个设计还有很多需要改进的地方,没能做的最好非常遗憾,通过这次课程设计,意识到了,还有很多需要学习的地方,尤其是怎样把理论知识游刃有余的用到实践中去。
2、在设计过程,经常会遇到这样的情况,就是心里想老着这样的接法可以行得通,但实际接上电路,总是实现不了。
所以这几天不管是吃饭还是睡觉,脑子里总是想着如何解决这些问题,如何想出更好的连接方法。
不过说也奇怪,整天想着这些问题,脑子和身体却一点都不会觉得累。
或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧!
3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,主要是因为没有动手实践过吧!
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
故一个小小的课程设计,对我们的作用是如此之大。
附录
元件清单:
7448译码器2个,555定时器一个,共阴极数码管2个,74160加法计数器2个,正5伏电源,74ls20,7408
参考文献
艾永乐付子义主编数字电子技术基础中国电力出版社2008
张阳天韩异凡主编proteldxp电路设计清华大学出版社2005
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 交通 信号灯 控制系统