交通灯控制电路的设计[实验报告].docxVIP

交通信号灯控制电路的设计 一、设计任务与要求 1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯，设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行，且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯，并且由绿灯变为红灯时，黄灯先亮5s，黄灯亮时每秒钟闪亮一次。 2、要求画出电路的组成框图，用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真，并打印出仿真波形图。对设计的电路进行组装与调试，最后给出完整的电路图，并写出设计性实验报告。二、设计原理和系统框图 （一）设计原理 1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通信号灯控制系统的原理框图如图2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。秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和该系统中定时器和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1 交通灯控制电路设计框图图中：Tl：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s，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5s。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。它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时，另一方面控制着交通信号灯状态转换。画出交通信号灯控制器ASM图 （1）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）乙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）甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。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。表示甲车道禁止同行，乙车道上未位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。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器进行控制的。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，并作如下规定控制状态和信号灯状态下，车道的运行状态： S000甲绿、乙红 甲车道通行、乙车道禁止通行 S101甲黄、乙红 甲车道缓行、乙车道禁止通行 S311甲红、乙绿 甲车道禁止通行、乙车道通行 S210甲红、乙黄 甲车道禁止通行、乙车道缓行 AG=1 甲车道绿灯亮，甲车道通行 BG=1 乙车道绿灯亮，乙车道通行 AY=1 甲车道黄灯亮，甲车道缓行 BY=1 乙车道黄灯亮，乙车道缓行 AR=1 甲车道红灯亮，甲车道禁止通行 BR=1 乙车道红灯亮，乙车道禁止通行状态变化如下表所示: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：AG=1：甲车道绿灯亮;BG=1:乙车道绿灯亮；AY=1：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮；AR=1：甲车道红灯亮；BR=1：乙车道红灯亮；由此得出交通信号灯的AMS图，如图2所示： 图2 交通信号灯的AMS图三、单元电路的设计 1、秒脉冲信号发生器本实验采用555定时器组成秒脉冲信号发生器。取，R1取68，R2取15，则电路的输出脉冲频率，电路图如图所示： 图3 秒脉冲信号发生器2、定时器定时器由与系统的时钟脉冲产生器提供的同步计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供5s的定时信号Ty和25s的定时信号TL。计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便，74LS163是10进制同步加法计数器它具有异步清零、同步置数的功能。74LS163管脚图如图4所示 74LS163图4 74LS163管脚图交通灯定时电路：图5 交通灯定时电路其工作原理为由秒脉冲发生器产生的秒脉冲CLK分别送给两个74LS163的清零端9处。如图所示，输入端3.4.5.6分别接地。U1的7和10由U2的11、14经过与门相与后相连。即只有当11、14处产生一个高电平脉冲时才能触发U1中的14产生脉冲。当HD74LS00的ST信号分别送给U1和U2的LOAD。就可以得到和是秒脉冲的5倍和的结果是秒脉冲的25倍3、控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换