交通信号灯控制器.doc

课程设计(综合实验)报告
( 2011-- 2012年度第一学期)
名 称: 课程或实验名称
题 目: 交通信号灯控制器
院 系:电气与电子工程学院
班 级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
设计周数: 一周
成 绩:
日期:2012年 1月 10 日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求
1.1综合实验的目的和意义:
综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节,既涉及到许多理论知识,(设计原理与方法),又涉及到许多实践知识与技能(安装、调试与测量技术)。通过学生独立进行某一课题的设计安装和调试来完成。因此它是对学生电子技术课程学习的综合性训练。
随着电子技术的迅速发展,电子电路的应用日益广泛,由电子电路组成的控制系统、测量系统、通信系统等电子技术产品已经深入到各个领域,电子电路的设计越来越显示出其实用性和重要性。
1.2设计要求:
在一个具有主、支干道的十字路口,设计一个交通灯自动控制装置.红灯 (R) 亮表示该条道路禁止通行,黄灯( Y)亮为过渡,使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外,绿灯(G)亮表示该条道路允许通行
1.3具体要求:
交通信号灯的框图如图4.1所示。
图4.1 交通信号灯的框图
在一个具有主、支干道的十字路口,设计一个交通灯自动控制装置。红灯(R)亮表示该条道路禁止通行,黄灯(Y)亮作为过渡,以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外,绿灯(G)亮表示该条道路允许通行。具体要求如下:
1.主干道经常通行。
2.支干道有车才通行。
3.主、支干道均有车时,两者交替通行,并要求主干道每次至少放行30秒,支干道每次最多放行20秒;采用传感器分别监测主、支干道是否有车,有车时向主控制器发出信号,实验中用逻辑开关代替。
4.每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5秒,此时原红灯不变;
5.设计5秒、20秒、30秒计时的译码显示电路,每秒改变一次显示数字,可以采用正计时,也可倒计时。
6.当任意一条路上出现特殊情况,如消防车、救护车或其它需要优先放行的车辆时,各方向上均为红灯,计时停止。当特殊运行状态结束后,控制器恢复原来状态,继续正常运行。用逻辑开关模拟有无特殊情况。
二、设计(实验)正文
1.原理框图
2.主控器的设计:
(1)信号灯状态与车道运行状态如下:
S1:主路的绿灯亮,车道通行;支路的红灯亮,车道禁止通行
S2:主路的黄灯亮,车道缓行;支路的红灯亮,车道禁止通行
S3:主路的红灯亮,车道禁止通行;支路的绿灯亮,车道通行
S4:主路的红灯亮,车道禁止通行;支路的黄灯亮,车道缓行
G=1:主路绿灯亮 Y=1:主路黄灯亮 R=1:主路红灯亮
g=1:支路绿灯亮 y=1:支路黄灯亮 r=1:支路红灯亮
TL:30秒计时器 TS:20秒计时器 TP:5秒计时器
传感器用开关代替:主干道有车:L表示;支干道有车:S表示;特殊情况有车:T表示。
(2)状态转换图:

图表 1控制电路图
(3)译码驱动电路设计
现态
次态
计时器
信号灯初态
触发器
Q1n Q0n
Q1n+1 Q0n+1
TL TS TP
G Y R
g y r
J1
K1
J0
K0
0 0
0 1
1 0 0
1 0 0
0 0 1
0
X
1
X
0 1
1 1
0 0 1
0 1 0
0 0 1
1
X
X
0
1 1
1 0
0 1 0
0 0 1
1 0 0
X
0
X
1
1 0
0 0
0 0 1
0 0 1
0 1 0
X
1
0
X
X X
X X
X X X
0 0 1
0 0 1
X
X
X
X
G=L + Y=LS R=S(+)+T
g=(LS+S) y=LS r=L++T
3.计时器
十字路口要有数字显示,作为倒计时提示,以便人们更直观地把握时间。具体为:当某方向绿灯亮时,置显示器为某值,然后以每秒减1,计数方式工作,直至减到数为 “0”,十字路口绿、黄、红灯变换,一次工作循环结束,而进入下一步某方向的工作循环。倒计时显示采用七段数码管作为显示,它由计数器驱动并显示计数器的输出值。用74LS192计数器构成5、20、30进制计数器。
74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,图中:为置数端,为加计数端,为减计数端,为非同步进位输出端,为非同步借位输出端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端,为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
其功能表如下:
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
1
×
×
×
×
加计数
0
1
1
×
×
×
×
减计数
图表 2五进制计数器 图表 3二十进制计数器
图表 4三十进制计数器
4.总设计电路图
三、课程设计(综合实验)总结或结论
开始拿到题目的时候,还不知道怎么去做。通过这次课程设计,加强了我动手、思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,和同学一起讨论最优方案,最后还是采取了上面的方法进行连接.
在这次设计中也遇到了很多问题:
一、容易接错线,无意中删除了一些线。
二、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。
三、设计中用的的片子74ls192在课上没有详细讲解过,只能自己查阅资料得知,运用不熟。本来打算用74ls163实现,但是在作图做到一半的时候发现74ls163在连接七段LED数码管的时候要把十六进制转换成十进制,是电路图复杂了很多,更容易出错,所以最后在商讨下决定选择了74ls192。
四、电路图设计好后