基于数字电路的交通灯控制电路课题设计.docVIP

交通灯的控制电路设计 学院:新联学院 专业:电子信息工程 学号:1102172028 姓名:贾蒙强  交通灯的控制电路设计 1.设计任务（交通灯的控制电路的主要功能） 设计一个十字路口交通信号灯控制器，其主要功能要求如下： 满足如图1顺序工作流程。 图1 交通灯顺序工作流程图(t为单位时间) 图中设南北方向的红﹑黄﹑绿灯分别为NSR﹑NSY﹑NSG东西方向的红﹑黄﹑绿灯分别为EWR﹑EWY﹑EWG。 它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。 应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄﹑绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄﹑绿灯时间之和。时序工作流程图见图2.3所示。 图2 时序工作流程图 图2.3中，假设每个单位时间为3秒，则南北﹑东西方向绿﹑黄﹑红灯亮时间分别为15秒﹑3秒﹑18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯﹑黄灯亮的时间之和。 十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红﹑绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。 可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。 2.总体设计概要 2.1 总体概述 为了确保十字路口的车辆顺利﹑畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥，其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行，黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。 交通灯控制器的系统框图如图1所示。 图3 交通灯控制器的系统框图 2.2 控制电路的主要组成及功能概述 2.2.1 秒脉冲和分频器 因十字路口每个方向绿﹑黄﹑红灯所亮时间比例分别为5：1：6，所以，若选4秒（也可以选3秒）为一单位时间，则计数器每4秒输出一个脉冲。本电路的实现就要用到秒脉冲和分频器。 2.2.2 交通灯控制器 由波形图可知，计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态如表1所示。 表1 状态表 T 计 数 器 输 出 南 北 方 向 东 西 方 向 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 NSG NSY NSR EWG EWY EWR 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 3 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 4 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 5 1 1 1 1 1 0 0 ↑ 0 0 0 1 6 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 8 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 9 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 10 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 11 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 ↑ 0 根据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿﹑黄﹑红灯的逻辑表达式： ? 南北方向 东西方向 红 黄 绿 由于黄灯要求闪耀几次，所以用1Hz的标准脉冲和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。 2.2.3 显示控制部分 显示控制部分，实际是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数