电子技术课程设计-交通灯控制电路设计

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1、淮海工学院电子技术课程设计交通灯控制电路设计摘要:随着社会不断的发展，人民的生活水平不断的提高，汽车已经成为人们生活必不可少的一部分,伴随而来的是日趋复杂的交通问题。进而城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。  随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自8

2、0年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。日趋复杂的交通指挥系统仅靠人力来完成是远远不够的，这就需要设计一个简单有效的交通灯控制系统来完成这些复杂的工作，从而使城市交通系统有序，安全地运行。交通灯控制系统的出现是社会发展下的必然产物，在城市道路系统中

3、占有举足轻重的地位，它直接影响到城市的通车质量。所以，一个简单有效的交通灯控制系统对一个城市的发展具有巨大的意义。本电路也正是基于前人设计的基础上进行改进，全部由数字电路组成，比以前的方案更为精确。关键字：交通控制 交通灯译码器  计数器 控制器淮海工学院电子技术课程设计一、设计任务与要求1．设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；2．要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；3．黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 ；4．每路口均有时间显示（两位

4、LED）。二、设计目的1．掌握综合应用理论知识和中规模集成电路设计方法。2．熟练掌握万用电表、函数信号发生器、数字电路实验箱、示波器的正确使用方法。3．能识别和正确使用各种所需的集成块、电阻、电位器等，熟悉集成块的管脚功能结构。4．自行设计实验图、检查和排除故障。5．掌握调试及电路主要技术指标的测试方法。三、设计原理与单元电路的设计   1．分析系统的逻辑功能，画出其框图   交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和

5、控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中：TL:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。      TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。      ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。秒脉冲发生器定时器控制器译码器甲车道信号灯乙车道信号灯

6、图1系统的原理框图12淮海工学院电子技术课程设计2．画出交通灯控制器的ASM（AlgorithmicStateMachine，算法状态机）如图2（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。   （2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。   （3）甲车道

7、红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。   （4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。状态转换的流程图如下：状态S0甲绿灯，乙红灯状态S3甲红灯，乙绿灯状态S1甲黄灯，乙红灯状态S2甲红灯，乙黄灯定时25s定时25

8、s定时5s定时5s图2整体流程图    交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定： 表1控制器工作状态及功能12淮海工学院电子技术课程设计控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00） 甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行S1