交通信号灯课程设计.doc

目 录
绪论 1
1 设计目的和意义 2
2 目标与总体方案 2
2.1 时钟信号发生器 3
2.2 计数器 4
2.3 主控制器 5
3 设计方法和内容 6
3.1实验器材及介绍 6
3.1.1 74LS00 7
3.1.2 74LS48 8
3.1.3 74LS90 8
3.1.4 74LS20 9
3.1.5 显示数码管 10
3.1.6 电阻 13
3.1.7 发光二极管 14
4、 软件仿真 16
4.1、EWB应用 16
4.2、开发板实物正、反面 21
5、设计创新与关键技术 24
5.1、焊锡 24
5.2、焊锡注意 24
5.2.1、保持合适的温度 24
5.2.2、用烙铁头对焊点施力是有害的 24
5.3、电路调试 25
5.3.1、调试前的检查 25
5.3.2、调试中注意的事项 25
5.3.3、测量电路中是否接通 26
5.3.4、通电后的测试 26
总结 27
致谢 29
参考文献 30
交通信号灯控制电路的设计
摘要:交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高交通道路通行能力、减少交通道路事故有明显事故。通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,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绿灯的状态转换,指挥车辆行人通行,保证车辆行人安全,实现车辆行人安全,实现十字路口交通管理自动化。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。有一个主干道和一个只感到的十字路口,每边都设置了红绿黄色信号灯。红灯亮表示禁止通行,绿灯亮表示可以通行,在绿灯变红灯时限要求黄灯亮几秒鈡,以便让停车线以外的车辆禁止运行。因为主干道上的车辆多,所以主干道放行的时间要长。本设计采用较为常用的74系列芯片,及555芯片实现了信号灯与信号脉冲同步实现、同步控制,进而提高了整个系统的稳定性、独立性。
关键字: 交通灯 信号控制 脉冲发生器 信号处理 电路设计
绪论
汽车进入寻常老百姓的家庭,在加上政府大力发展公交车、出租车,使得道路上车辆也来也多,许多大城市如北京、上海、南京等均出现了道路交通超负荷运行的情况。因此,自80年代后期以来,许多城市纷纷扩建城市道路,在道路建设完成的初期,他们也曾有效地改善了交通随我国城市化建设的发展,人民的生活水平日渐提高,越来越多的状况。然而随着交通量的快速增长和缺乏对道路的系统研究和控制,扩建道路并没有充分发挥出预期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特点,也决定了城市道路的交通状况必然说到这种路况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限制利用好耗费巨资修建的多车道城市道路,缓解城市的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门解决的主要问题。在种情况下,道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作用,并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。
交通灯是城市交通的重要指挥系统,与人们的日常生活密切相关。随着我国社会经济的发展,城市化、城镇化进程的加快,道路交通堵塞问题日趋严重,如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题,显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。因此,一个好的交通灯控制系统,将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智能在控制技术方面的广泛运用,智能设备有了很大的发展,是现代科学发展的主流方向。结合我国城市道路交通的实际情况,开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务,以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间,提高了路口通行能力,以达到缓解交通拥挤的目的。
1 设计目的和意义
本次课程设计的目的主要是通过设计交通灯控制电路,了解数字电子技术,巩固和综合运用所学知识,提高分析、解决数字电子技术实际问题的能力,增长自己的知识。
如何采用合适的控制方法,最大限度地利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、街区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门解决的主要问题。为此,本次设计的是交通信号灯的设计、仿真和调试。就成乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试进行具体分析讨论。
2 目标与总体方案
十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。有一个主干道和一个只感到的十字路口,每边都设置了红绿黄色信号灯。红灯亮表示禁止通行,绿灯亮表示可以通行,在绿灯变红灯时限要求黄灯亮几秒鈡,以便让停车线以外的车辆禁止运行。因为主干道上的车辆多,所以主干道放行的时间要长。
要实现上述交通信号灯的自动控制,则要求控制电路有时钟信号发生器、计数器、主控制器、信号灯译码驱动电路和数字显示译码驱动电路及部分组成。
图 2-1
2.1 时钟信号发生器
555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件,它性能优良,适用范围很广,外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器,以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。
图 2-2 图 2-3
设电容的初始电压=0,t=0时接通电源,由于电容电压不能突变,所以高、低触发端==0时刻,上升到,比较器的输出由1变为0,这时,,触发器复0,定时器输出。
期间,,放电三极管T导通,电容C通过放电。按指数规律下降,当时比较器输出由0变为1,R-S触发器的,Q的状态不变,的状态仍为低电平。
时刻,下降到,比较器输出由1变为0,R-S触发器的1,0,触发器处于1,定时器输出。此时电源再次向电容C放电,重复上述过程。
通过上述分析可知,电容充电时,定时器输出,电容放电时,0,电容不断地进行充、放电,输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入,却能输出矩形波,其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。
2.2 计数器
计数器的作用有两个:一是根据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求,进行30s、20s、5s三种方式的计数;二是向主控制器发出状态转换信号,主控制器根据状态转换信号进行状态转换。计数器除需要秒脉冲作时钟信号外,还应受主控制器的状态控制。计数器的工作情况为:计数器在主控制器进入状态S0时开始30s计数;30s后产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,是计数器归零,主控制器进入状态S1,计数器开始5s计数;5s后又产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,是计数器归零,主控制器进入状态S2,计数器开始20s计数;20s后也产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,使计数器归零,主控制器进入S3,计数器又开始5s计数;5s后同样产生归零脉冲,并向主控制器发出状态转换信号,使计数器归零,主控制器回到状态S0,开始新一轮循环。
根据以上分析,设30s、20s、5s计数的归零信号分别为A、B、C,则计数器的归零信号L为其中
图 2-4
根据以上真值表可以求出个灯的逻辑表达式:
2.3 主控制器
十字路口车辆运行情况只有4种可能:
(1)设开始时主干道通行,支干道不通行,这种情况下主绿灯和支红灯亮,持续时间为30秒;
(2)30秒后主干道停车,支干道人不通行,这种情况下主黄灯和支红灯,持续时间为5秒;
(3)5秒后,主干道不同行,支干道通行,着