十字路口交通灯控制器设计方案.doc

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1、十字路口交通灯控制器设计方案1设计任务描述1.1设计题目：十字路口交通灯控制器1.2设计要求每个选题最多只允许8人进行设计，每题的n个设计必须保证不雷同——包括设计和报告；否则，轻微雷同的影响成绩，严重的不及格。尽量能够进行仿真验证运行，仿真工具可自选MultiSim/ModelSim/QuartusII/ISE/Protous中之一。1.2.1设计目的(1)掌握十字路口交通灯控制器的构成、原理与设计方法；(2)熟悉集成电路的使用方法1.2.2基本要求(1)设计一个具有三种信号灯（红、黄、绿）的十字路口交通灯控制器，红灯亮禁止通行，绿

2、灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆留出时间停在禁行线外；(2)主、支干道交替允许通行，主干道每次放行40秒，黄灯亮5秒；支干道放行20秒，黄灯亮5秒；(3)各计时电路显示。2设计思路如今，可以这样说在世界的的各个地方的马路上都可以看见红绿灯，正是有了这个高科技的产品，减少了许多人力在指挥交通上，同时也避免了许多本可以避免的交通事故。如今他已经成为疏导交通车辆最长见和最有效的手段。但这一技术早在19世纪就已经问世了，而且随着时代的发展，社会的进步，信号灯的技术也得到了发展。1858年，在英国伦敦的主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两

3、色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行，这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。1914年，电器启动的红绿灯出现在美国，他被安装在纽约市5号大街的一座高塔上。1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。现在正在应用的红绿灯主要有三种类型，定周期的信号机，多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能式信号机。其中定周期信号机这一类型以其设计简单，成本低，安装及维护方便等特点得到了广泛的应用。本次课程设计中我所设计的十字

4、路口交通灯控制器就属于这一类型。在本次课程设计中针对“十字路口交通灯控制器”这一课题，我采用了555脉冲发生器产生1KHz的方波，并通过三个74160分频器进行分频，产生大小为1KHz的方波，即1秒的脉冲信号供电路使用。我选择74163对信号进行计数，通过非门和6线与门产生T30秒，Ts20秒，Ty5秒的计数围为74153数据选择器提供信号，同时返回St是计数器清零重新计数。数据选择器输出的信号通过D触发器向译码器传递，然后通过非门和或门产生四种分配状态，即主绿——支红，主黄——支红，主红——支绿，主红——支黄的循环，达到十字路口交通

5、灯的作用，满足课程设计的要求。3设计方框图主干道信号灯触发器译码器支干道信号灯定时器秒脉冲发生器主控器计数显示器译码器由对十字路口交通灯控制器的分析可以画出十字路口交通灯控制器的原理方框图，如上图所示。他是由控制器、定时器、译码器状态0支干道绿灯亮状态1支干道黄灯亮状态2主干道绿灯亮状态3主干道黄灯亮信号灯状态与车道运行状态如下：S0：主干道车道的绿灯亮，车道通行；支干道车道的红灯亮，车道禁止通行。S1：主干道车道的黄灯亮，车道缓行；支干道车道的红灯亮，车道禁止通行。S2：主干道车道的红灯亮，车道禁止通行；支干道车道的绿灯亮，车道通行

6、。S3：主干道车道的红灯亮，车道禁止通行；支干道车道的黄灯亮，车道缓行。4各部分电路设计及参数计算4.1秒脉冲信号发生器本电路中的振荡器是由555定时器和R和C构成的多谐振荡器。由于555部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。工作原理：通过调整电阻R的阻值与电容C的容值来调节振荡器的产生频率，此次设计中振荡器的振荡频率为1Hz，即所需要的秒脉冲信号。秒信号产生电路参数计算参数标注如图4.1所示，555振荡器电路的振荡周期可由下式估算：T=t1+t2=1st1=0.7(R1+R2+R2)

7、C1t2=0.7R2C1若选定脉冲占空比为0.6，可得==0.6t1=0.61s=0.6st2=T-t1=1-0.6=0.4s取电容C=470F，则R2===1k则R1=1k.4.2定时器4.2.1设计思路定时器由计数器构成，且该计数器与系统的秒脉冲同步。首先，计数器在状态转换信号St的作用下清零。然后，当时钟脉冲上升沿到来的时候，计数器从零开始计数。接着计数器分别向控制器提供模5的定时信号TY和模30、20的定时信号TlTs。因此选用具有同步清零、同步计数的计数器会比较简单，在这次设计中选用了74163。4.2.2主要元器件介绍74

8、163为中规模集成计数器芯片，是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。它的管脚排列及功能表如下表3.174163功能表输入输出CPCLRCLODPTABCDQAQBQCQD000001OABCDABCD1