简易交通信号灯控制器.docx
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简易交通信号灯控制器
题目简易交通信号灯控制器
班级11计科
(1)班
学号201110510129
姓名田科良
指导付丽老师
时间2013年12月18号
景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名田科良班级11计科1班指导老师付丽老师
设计课题:
简易交通信号灯控制器
设计任务与要求
本实验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、黄。
绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
要求如下:
1.定时控制:
主干道绿灯45秒,支干道绿灯25秒;
2.每次由绿灯变为红灯时,应有5秒黄灯亮作为过渡;
3.分别用红、黄、绿发光二极管表示信号灯;
4.设计计时显示电路。
设计步骤
1、查阅相关资料,开始撰写设计说明书;
2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明;
3、依次对各部分分别给出单元电路,并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明;
4、列出标准的元件清单;
5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明;
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。
参考文献
[1]林涛·数字电子技术基础·清华大学出版社·2007
[2]赵文博·新型常用集成电路速查手册·人民邮电出版社·2006
[3]陆应华主编·电子系统设计教程·国防工业出版社·2005
[4]杨刚周群主编·电子系统设计与实践·电子工业出版社·2004
[5]李金平沈明山姜余祥编著·电子系统设计·电子工业出版社·2007
[6]戴伏生主编·基础电子电路设计与实践·国防工业出版社·2002
目录
一、总体方案与原理说明1
1、原理框图1
2、分析1
二、单元电路设计及功能说明2
1、秒脉冲产生模块2
2、分频模块3
3、控制模块4
4、计数和显示模块5
5、系统综述6
三、元件清单7
四、参考文献8
五、心得体会9
一、总体方案与原理说明
1、原理框图
本设计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、黄。
绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
交通灯控制系统的原理框图如图1所示。
它主要有秒脉冲发生器,分频器,控制器,计数器及倒计时显示电路组成。
秒脉冲发生器是该系统中控制器的标准时钟信号源。
控制器是系统的主要部分。
有它来控制计数电路工作。
图1系统框图
2、分析
(1)主干道绿灯亮,支干道红灯亮。
支干道禁止通行,绿灯亮足规定的时间间隔45s时,转到下一个工作状态。
(2)主干道黄灯亮,支干道红灯亮。
支干道禁止通行,黄灯亮足规定的时间间隔5s时,转到下一个工作状态。
(3)主干道红灯亮,支干道黄灯亮。
主干道禁止通行,支干道的黄灯亮足规定时间间隔的5s时转到下一个状态。
(4)主干道红灯亮,支干道绿灯亮。
主干道禁止通行,支干道上的车辆允许通过绿灯亮足规定的时间间隔25s时,电路有转到第一种工作状态。
二、单元电路设计及功能说明
1、秒脉冲产生模块
秒脉冲发生电路时由555定时器构成的多谐振荡器。
因为控制系统是以秒作为单位,所以用秒脉冲发生器且对信号的精度要求不高,故选用555定时器构成。
如图2所示,555定时器周期计算:
T1=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C
T2=R2Cln2=0.7R2C
T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C
555定时器组成的秒脉冲Cp的周期为1s,即T=1,所以可设置参数
R1=28.86kR2=57.72kC=10uFCf=10uF
图2秒脉冲发生电路
2、分频模块
通过芯片74LS290实现其功能。
74LS290是异步二-五-十进制计数器。
它有一个二进制计数器和五进制计数器组成。
若以Cp0为计数输入端、Q0为输出端,则得到一个二进制计数器;若以Cp1为输入端,Q3Q2Q1为输出端,则得到异步五进制计数器;将Cp1与Q0相连并以Cp0为时钟脉冲输入端,则得到以一个十进制计数器。
有两个清零端R0
(1)、R0
(2),两个置9控制端S9
(1)、S9
(2)。
当S9
(1)=S9
(2)=1时,R0
(1)=R0
(2)=0时,计数器输出将被置9。
图374LS290的逻辑电路
图4分频模块
3、控制模块
控制电路:
采用移位寄存器74LS164芯片和一些门电路来实现红、黄、绿灯的状态转换;74LS164功能介绍:
8位边沿触发式移位寄存器,串行输入数据,然后并行输出。
数据通过两个输入端(DSA或DSB)之一串行输入;任一输入端可以用作高电平使能端,控制另一输入端的数据输入。
两个输入端或者连接在一起,或者把不用的输入端接高电平,一定不要悬空。
时钟(CP)每次由低变高时,数据右移一位,输入到Q0,Q0是两个数据输入端(DSA和DSB)的逻辑与,它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。
主复位(MR)输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效,同时非同步地清除寄存器,强制所有的输出为低电平。
图5控制模块
4、计数和显示模块
采用十进制可逆计数器74LS190来实现灯的倒计时计数;主干道和支干道的计数原理相同。
74LS190介绍如下:
74LS190是十进制可加可减计数器。
预置是异步的。
当置入控制端(LD)为低电平时,不管时钟Cp的状态如何,输出端Q0~Q3即可预置成与输入端D0~D3相一致的状态。
而它的计数是同步的,靠Cp加在四个触发器上实现,当计数控制端CT为低电平,在Cp上升沿作用Q0~Q3同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当计数方式控制(U/D)为低电平进行加计数。
当计数方式控制(U/D)为高电平进行减计数。
只有在Cp为高电平时CT和U/D才可以跳变。
190有超前进位功能。
当计数溢出时,进位/借位输出端CO/BO输出一个低电平脉冲,其宽度为Cp脉冲周期的高电平脉冲。
行波时钟输出端Rc输出一个宽度等于Cp脉冲周期的低电平脉冲。
利用Rc可级联成N位同步计数器,当采用并行Cp控制时,则将Rc接到后一级的CT;当采用并行CT控制时,则将Rc接到后一级的CP.
采用两片74LS190级联来实现45s及其他倒计时电路,电路原理图如图所示图6显示电路采用七段带译码数码显示DCD_HEX来实现数字显示。
七段数码显示DCDHEX具有4位输入端,是共阴极七段显示。
只需按从左到右按高位到低位连接即可。
如图6所示
图6计数和显示模块
5、系统综述
所设计系统通过将555多谐振荡器产生的秒脉冲用74290五分频后实现对移位寄存器74164的控制,再将八位寄存器74164通过非门接成十六位扭环形移位寄存器,得到十六种均匀的输出状态,将其不同输出状态通过逻辑门得到红绿灯的工作状态,同时可以根据红绿灯的工作状态转化为数码管所需显示时间,通过计时显示电路实现数码显示功能。
而计时电路通过十进制加减可逆计数器74190的减法计数功能得以实现。
图7简易交通信号灯控制器总电路图
三、元件清单
序号
名称
数量
01
555定时器
1
02
2-5进制计数器
1
03
八位移位寄存器
1
04
十进制可逆计数器
4
05
或门
1
06
与非门
3
07
非门
5
08
数码管
4
09
发光二极管
6
10
电阻
4
11
电容
2
四、参考文献
[1]林涛·数字电子技术基础·清华大学出版社·2007
[2]赵文博·新型常用集成电路速查手册·人民邮电出版社·2006
[3]陆应华主编·电子系统设计教程·国防工业出版社·2005
[4]杨刚周群主编·电子系统设计与实践·电子工业出版社·2004
[5]李金平沈明山姜余祥编著·电子系统设计·电子工业出版社·2007
[6]戴伏生主编·基础电子电路设计与实践·国防工业出版社·2002
[7]陆应华主编·电子系统设计教程·国防工业出版社·20052
[8](美)DanielD.Gajski著李敏波译·数字设计原理·清华大学出版社·2005[9]彭容修、刘泉·数字电子技术基础·武汉理工大学出版社·200110
[10]刘刚王立香编著·Multisim&Ultiboard10原理图与PCB设计·电子工业出版社·2009
[11](美)WilliamKleitz著陶国彬赵玉峰译·数字电子技术-从电路分析到技能实践·科学出版社·2007
五、心得体会
在此次课程设计中,对于简易交通指示灯,我采用的方案也许不是最佳的,但是是努力的成果。
我的方案存在的缺点有电路比较复杂,用的芯片比较多。
在计数电路和显示电路方面也以用更方便的集成电路来替代,但由于时间紧迫,我没有完成。
本次课程设计促使我开动脑筋想出自己的方案,巩固和加强“模拟电子技术”、“数字电子技术”课程的理论知识。
不仅使自己知道课本上知识的原理,也使得我们对各种方案有进一步的理解并进行选择。
在做设计之前我们在图书馆找了大量的资料,并从中得到启发进一步得出自己的总体方案,我们对方案进行了分块,对单元电路也做了详细的介绍。
由于时间的限制在设计的某些方面设计的还不理想。
在这次设计中,我初步把数电知识理论与实践联系起来,使我所学的数字逻辑知识得到了的一定程度的运用。
也培养了我对数电的学习兴趣。
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- 关 键 词:
- 简易 交通 信号灯 控制器