交通信号灯设计

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：秒脉冲发生器主控制器驱动装置驱动装置驱动装置驱动装置驱动装置驱动装置支干道主干道UccR2RwR1QQQQC74LS290（1）RRSSQQQQC74LS290（2）CRRSS18476321574LS00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45sS灭亮灭灭灭亮5sS灭灭亮亮灭灭25sS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：ABCDE状态说明00000未知10000S由未知S00000S维持S01000S由SS00000S维持S00100S由SS00000S维持S00010S由SS00000S维持S00001S由SS5．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R2Ucc5vRwR19476321574LS00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)QDQCQBQA110000001110010000计数0000R0(1)，R0(2)是清零信号输入端（高电平有效），S9(1)74LS290981234567S9(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SS;当50s信号到，控制器由SS;当75s信号到，控制器由SS;当80s到，控制器由SS;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。QQSDRDRDSD图a74LS00与非门管脚如下图所示：SRVCC3B3A3Y4B4A4Y1A1B1Y2A2B2YGND主控电路中所用到得逻辑门器件有：非门：74LS04六反相器Y=A与非门：74LS30八输入与非门Y=ABCDEFGH与非门悬空的输入端子相当于接高电平。74LS00141398123456774LS0898123456774LS30981234567或门：74LS32二输入四或门Y=A+B与门：4082双4输入与门Y=ABCD6.收获与体会，存在问题等电工与电子课程设计能让我们综合运用所学知识来判断，分析，解决问题。在这次设计过程中，我们遇到好多以前没见多问题，有好几次都不知道该怎么进行下去，但我们明白这是任务也是挑战，我们必须尽自己所能完成这个课程设计。设计过程中每一处问题我们都想办法攻克它，每一处74LS3298123456774LS00981234567细节我们我们都尽力去完善它。比如解决置数问题，我们是认真思考，几经讨论才决定下来的。有时，仅仅靠课本上的知识是不够的，我们还要到图书管，到网上去查阅资料。有时为了一个小地方我们也会争论不休，不过这些都给了我们思考的机会。总之这两周的课程设计我过的很充实，在整个过程中我们得到了老师和同学的许多帮助。经过这两周的课程设计，也使我对课本知识有了新的认识和掌握，更让我学到了许多课本上学不到的知识。学会了如何分析问题，解决问题，以及合作的重要性。同时也认识到自己本身还有很过不足之处，比如对课本知识运用不够灵活，对各种芯片的逻辑动能不够了解，对各个管脚的功能并不太清楚，在整个过程中浪费了很多时间。由于我们的时间和水平都很有限，设计中不当和欠缺之处在所难免，望老师及其他同学指正。7参考文献《电子电路设计与实践》姚福安编著《电子技术》李春茂主编8.附件74LS290二-五-十进制计数器………………………4个；74LS00与非门……………………………………….3个；LED发光二极管……………………………………...6个；74LS32二输入四或门………………………………..1个；74LS04六反相器……………………………………..1个；HD74HC21双四输入与门…………………………...6个；74LS08四双输入与门………………………………..2个；74LS30八输入与非门………………………………..3个；