交通信号灯设计.doc

简易交通信号灯控制器
1.主要技术指标与要求
1.定周控制:主干道绿灯45s,支干道绿灯25s;
2.每次由绿灯变为红灯时,应有5s黄灯作为过渡;
3.分别用绿、黄、红色发光二极管表示信号灯;
2.摘要
道路交通和我们息息相关,是我们日常生活的一部分。为了确保道路交通顺畅与安全,交通信号控制系统是用来自动控制十字路口红黄绿三色的 交通灯。 简易交通信号灯控制器利用555秒脉冲发生器提供秒脉冲信号,通过CP输入。主控制器由两块74LS290组成一个80进制计数器,分别在45S,50S,75S,80S,通过驱动控制装置来控制主干道与支干道中绿、黄、红发光二极管的亮灭及其持续时间,从而实现对主干道与支干道交通信号的控制 。
3.总体设计方案论证及选择
方案一:十字路口每个方向的绿、黄、红灯所亮的时间比例分别为9:1:5,所以,可以选择计数器为5s的脉冲。因为每5s一个时间单位,所以计数器的工作循环为16,应选择一个十六进制的计数器来控制,故选择74LS161四位异步二进制计数器,再加上相应控制器来配合,达到计数器分别在9、10、15、16翻转的目的。
方案二:本方案主要由主控制电路和秒脉冲发生器组成,其中主控制电路包括:主控制器、清零装置、驱动装置、信号灯装置及一些逻辑门。主控制器中采用两块74LS290二-五-十进制来实现八十进制计数器。秒脉冲发生器由555秒脉冲发生器负责提供脉冲信号。接通电源瞬间,清零装置将主控制器清零,紧接着,主干道绿灯和支干道红灯打开,其余主、支道灯关闭。秒脉冲传送到控制器,主控制电路在45s到,50s到,75s到,80s到分别产生翻转信号,从而改变 主、支道绿、黄、红灯的开闭持续时间,继而实现交通信号灯控制。
方案三:十字路口车辆通行情况只可能有4种情况,可以依次用S0=00,S1=01,S2=10,S3=11,L来记忆交通灯的工作情况。分别对这四种情况进行编码,得到转换图,显然这是一个四进制计数器,可以采用J-K触发器74LS107来构成,控制电路。
经过比较,我选择方案二,因为方案一中,主控制器用的是十六进制74LS161计数器,而交通灯信号控制周期T=80s,相比而言方案二更容易得到。而方案三中器件我不太熟悉,所以最终我选方案二。
4.设计方案的原理框图、总体电路图及说明
原理框图:
总体电路图:
Ucc
R2
Rw
R1
说明:电源接通瞬间,清零装置将主控制器清零,并通过驱动装置使主绿和支红两灯亮,关闭其它灯,随着脉冲信号的输入,主控制器控制各灯开闭所需的时间,即在目标脉冲未到达主控制器之前,主绿、支红灯亮,其它灯灭,当45s脉冲信号到达后,主控制器关闭主绿打开主黄,同时支路保持不变;当50s脉冲信号到达后,主控制器关闭支黄,打开主红,同时关闭支红打开支绿;当75s脉冲信号到达后,主控制器打开支黄关闭支绿,同时主干道保持不变;当80s脉冲信号到达后,关闭支黄打开支红,同时打开主绿,由此开始以T=80s为一个周期的控制循环。
状态表为:
状态 主绿 主黄 主红 支绿 支黄 支红 维持时间
S 亮 灭 灭 灭 灭 亮 45s
S 灭 亮 灭 灭 灭 亮 5s
S 灭 灭 亮 亮 灭 灭 25s
S 灭 灭 亮 灭 亮 灭 5s
逻辑变量的取值定义为:
A=0,清零信号未到,A=1,清零信号到;
B=0, 45s信号未到,B=1, 45s信号到;
C=0, 50s信号未到,C=1, 50s信号到;
D=0, 75s信号未到,D=1, 75s信号到;
E=0, 80s信号未到,E=1, 80s信号到;
其状态转换表为:
A B C D E 状态 说明
0 0 0 0 0 未知
1 0 0 0 0 S 由未知 S
0 0 0 0 0 S 维持S
0 1 0 0 0 S 由S S
0 0 0 0 0 S 维持S
0 0 1 0 0 S 由S S
0 0 0 0 0 S 维持S
0 0 0 1 0 S 由S S
0 0 0 0 0 S 维持S
0 0 0 0 1 S 由S S
5.单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算
555秒脉冲触发器
R2 Ucc 5v
Rw
R1
输出脉冲周期 为:T=0.7( R1+2R2)C,若T=1S,令C=10uf,R1=39K ,则R2=51K ,取一固定电阻47K ,与一5K 的电位器相串联代替电阻R2,在调试电路时,调节电位器RP,使输出脉冲周期为1。
74LS290型二-五-十进制计数器管脚排列及功能表如下:
R0(1) R0(2) S9(1) S9(2) QD QC QB QA
1 1 0 0 0 0 0
0
1 1 1 0 0 1
0 0
0 0 计数
0 0
0 0
R0(1) ,R0(2)是清零信号输入端(高电平有效),S9(1) S9(2), 是置“9”输入端(高电平有效),当R0(1) =R0(2)=1. S9(1)=S9(2)=1中任一个为0时,计数器清零;
主控制器:
接收1HZ的目标脉冲后,当45s信号到,控制器由
S S ;当50s信号到,控制器由S S ;当75s信号到,控制器由S S ;当80s到,控制器由S S ;
信号灯显示:
R 其中基本RS触发器由74LS00
与非门按图a连接而成。
Q Q
SD RD
RD SD

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