電子技術課程設計---交通信號燈系統(tǒng)設計

1、<p>　　電子技術課程設計報告</p><p><b>　　交通信號燈系統(tǒng)設計</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><

2、;p>　　指導老師：　 </p><p>　　所在學院： 電 氣 學 院 </p><p>　　2011年6月29日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要3</b></p><p>　　一

3、 交通燈基本工作原理4</p><p>　　1.1工作流程圖4</p><p><b>　　1.2工作時序5</b></p><p>　　二 交通燈基本組成7</p><p>　　2.1 單次手動電路及秒脈沖發(fā)生器7</p><p><b>　　2.2控制器7</b

4、></p><p>　　2.3顯示控制部分7</p><p>　　三 設計步驟及方法8</p><p>　　3.1單次手動及脈沖電路8</p><p>　　3.2控制器部分9</p><p>　　3.3數(shù)字顯示部分10</p><p>　　3.4汽車模擬控制電路10&

5、lt;/p><p>　　四 電路總體說明12</p><p>　　五 設計所用器材13</p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　本文介紹交通信號燈的基本工作原理，基本組成，設計步驟及方法，電

6、路說明等。著重強調(diào)了設計的原理和方法，并附以電路說明，從更深層次的把交通燈的設計原理展現(xiàn)給大家。它結合模擬電子技術和數(shù)字電子技術的基本研究方法并根據(jù)實際情況進行設計電路，并最終實現(xiàn)指揮交通。本文的思路基于智能交通燈設計方案，并進行簡單改進。著重從數(shù)字電子的方向研究問題，把與非門和RS密碼鎖等方面的知識運用到實際的設計中，并發(fā)揮實際作用，最終實現(xiàn)紅黃綠的三個燈的交替自動變換。</p><p>　　關鍵詞 電子技術

7、課程設計 交通信號燈 計數(shù)器號燈計數(shù)器</p><p>　　一 交通燈基本工作原理</p><p>　　交通燈系統(tǒng)原理圖：其中紅燈R亮，表示該條道路禁止通行；黃燈Y亮表示停車；綠燈G亮表示允許通行。見下圖 </p><p>　　圖1 交通燈控制器系統(tǒng)框圖</p><p>　　設計中十字路口交通信號燈控制，要求如下：<

8、/p><p><b>　　1.1工作流程圖</b></p><p>　　圖2 交通燈順序工作流程圖 </p><p>　　圖中設南北方向的紅，黃，綠燈分別為NSR,NSY,NSG東西方向的紅，黃，綠燈分別為EWR,EWY,EWG。</p><p>　　工作方式：南北方向綠燈亮時，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈亮時，東西方向紅

9、燈亮；南北方向紅燈亮時，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮時，東西方向黃燈亮。</p><p><b>　　1.2工作時序 </b></p><p>　　東西方向亮紅燈時間應等于南北方向亮黃、綠燈時間之和；南北方向亮紅燈時間應等于東西方向亮黃、綠燈時間之和。時序工作圖如下：</p><p>　　假設每個單位時間為3秒，則南北、東西方向綠、黃、紅燈亮

10、時間分別為15秒、3秒、18，一次循環(huán)為36秒。其中紅燈亮的時間為綠、黃燈亮的時間之和，黃燈是間歇閃耀。</p><p>　　圖3　交通燈時序工作流程圖</p><p>　　為了方便人們玩直觀地把握時間，十字路口要有數(shù)字顯示，作為提示，具體為：當某方向綠燈亮時，置顯示器為某值，然后以每秒減1計數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“0”，十字路口紅、綠燈交換，一次工作循環(huán)結束，而進入下一步某方向的人作循

11、環(huán)。</p><p>　　例如：當南北方向從紅燈轉換成綠燈時，置南北方向數(shù)字顯示為18，并使數(shù)顯計數(shù)器開始減“1”計數(shù)，當減到綠燈滅而黃燈亮時，數(shù)顯的值應為3，當減到“0”時，此時黃燈滅，而南北方向的紅燈亮；，同時，使得東西方向綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為18。</p><p><b>　　二 交通燈基本組成</b></p><p>　　它主要

12、由控制器、顯示控制部分和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。</p><p>　　2.1 單次手動電路及秒脈沖發(fā)生器</p><p>　　單次脈沖是由兩個與非門組成的RS觸發(fā)器產(chǎn)生的；秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中顯示控制部分和控制器的標準時鐘信號源，可用晶體振蕩或RC振蕩電路構成。</p><p><b>　　控制器</b></p><

13、p>　　控制器是交通管理的核心，它應該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉換。它由74LS164組成扭環(huán)形計數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后，輸出十字路口南北、東西二個方向的控制信號。</p><p><b>　　顯示控制部分</b></p><p>　　顯示控制部分，實際是一個定時控制電路。當綠燈亮時，使減法計數(shù)器開始工作（用對方的紅燈信號控制），每來一個秒脈沖，使計

14、數(shù)器減肥，直到計數(shù)器為“0”而停止。譯碼顯示可用法74LS168BCD碼七段譯碼器，顯示器用LC5011—11共陰極LED顯示器，計數(shù)器采用可預置加、減法計數(shù)器，如74LS168、74LS193等。</p><p>　　汽車模擬運行控制部分</p><p>　　此部分為電路擴展部分，可用LED發(fā)光二極管模擬汽車行駛電路當某一方向綠燈亮時，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個一個向前移動，表示汽

15、車在行駛；當遇到黃燈亮時，移位發(fā)光二極管就停止，而過了十字街口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動；紅燈亮時，則另一方向轉為綠燈亮，那么，這一方向的LED發(fā)光二極管就開始移位（表示這一方向的車輛行駛）；用移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　三 設計步驟及方法</b></p><p><b>　　單次手動及脈沖電路</b><

16、/p><p>　　單次脈沖是由二個與非門組成的RS觸發(fā)器產(chǎn)生的，見下圖3，當按下K1</p><p>　　時，有一個沖輸出使74LS164移位計數(shù)實現(xiàn)手動控制。K2在自動位置時，由秒沖電路經(jīng)分頻后（4分頻），輸入給74LS164，這樣，74LS164為 每4秒向前移一位（計數(shù)1次）。</p><p>　　圖4　　單次脈沖電路</p><p>　　

17、本設計中，秒脈沖發(fā)生器由晶本振蕩電路組成，發(fā)生器發(fā)出的波形經(jīng)過整形，分頻獲得1HZ的秒脈沖。電路圖如下：</p><p><b>　　圖5秒脈沖電路</b></p><p><b>　　控制器部分</b></p><p>　　控制器是交通管理的核心，它應該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉換。它由74LS164組成

18、扭環(huán)形計數(shù)器，估后經(jīng)譯碼后，輸出十字路口南北，東西兩個方向的控制信號，設計中黃燈信號滿足閃耀，并在夜間時，黃燈閃亮，而綠，紅燈滅。74LS164功能表及計數(shù)器電路圖，狀態(tài)表分別如下：</p><p><b>　　圖6 計數(shù)器電路</b></p><p><b>　　計數(shù)器狀態(tài)表</b></p><p>　　東西方向　綠：

19、EWY= Q4*Q5 南北方向　綠：NSG= Q4*Q5</p><p>　　黃：EWY= Q4` Q5(EWY=EWY*CP1) 黃：NSY= Q4*Q5(NSY`=NSY* CP1)</p><p>　　紅：EWR= Q5 紅：NSR=Q5</p

20、><p>　　由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時標1s和EWY或NSY黃燈信號相“與”即可。</p><p><b>　　數(shù)字顯示部分</b></p><p>　　當南北方向綠燈亮，而東西方向紅亮時，使南北方向的74LS168以減法計數(shù)方式工作，從數(shù)字“24”開始往下減，當減到“0”時，南北方向綠燈滅，紅燈亮，而東西方向紅燈滅，綠燈亮。由于東西方向紅燈

21、滅信號（EWB=0）,使與門關斷，減法計數(shù)器工作結束，而南北方向紅燈亮，使另一方向――東西方向減法計數(shù)器開始工作。電路圖如下：</p><p><b>　　圖7　數(shù)字顯示部分</b></p><p>　　在減法計數(shù)開始之前，由黃燈信號使減法計數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中</p><p>　　接入U/ D和LD的信號就是由黃燈亮（為高電平）時，置入數(shù)據(jù)。

22、黃燈滅（Y=0）而紅燈亮（R＝1）開始減計數(shù)。</p><p><b>　　汽車模擬控制電路</b></p><p><b>　　電路見下圖：</b></p><p>　　圖8　汽車模擬控制電路</p><p><b>　　說明：</b></p><p>

23、;　　黃燈（Y）或紅燈（R）亮時，RI這端為高（H）電平，在CP移位脈沖作用下，而向前移位，高電平“H”從QH一直移到QA(圖中74LS164－1)由于綠燈在紅燈和黃燈為高電平時，它為低電平，所以74LS164－1QA的信號就不能送到74LS164－2移位寄存器的RI端。這樣，就模擬了當黃紅燈亮時汽車停止的功能而當綠燈亮，黃，紅燈滅（G=1,R=0,Y=0）時，74LS164－1和74LS164－2都能在CP移位脈沖作用下向前移位。這就

24、意味著，綠燈亮時汽車向前運行這一功能 。</p><p><b>　　四 電路總體說明</b></p><p>　　綜合以上分析，可得出交通燈的總電路圖：</p><p><b>　　圖9　交通燈電路</b></p><p>　　補充說明：本設計除了具有以上所列功能以外，還可以手動調(diào)整和自動控制，

25、為了保證安全，夜間為黃燈閃耀。交通燈控制實現(xiàn)方法很多，前面已有舉例，這里就不一一說明了。</p><p><b>　　五 設計所用器材</b></p><p>　　NET系列數(shù)字電子技術實驗系統(tǒng)</p><p><b>　　5V直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　交通信號燈及汽車模擬裝置&l

26、t;/p><p>　　集成電路：74LS164，74LS74，74LS168,74LS248及各種門電路</p><p>　　顯示：LC5011-11，發(fā)光二極管4個。</p><p><b>　　10K電阻3個</b></p><p><b>　　開關3個</b></p><p&g

27、t;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　模擬電子技術基礎/艾永樂，付子義主編.北京：中國電力出版社，2008</p><p>　　數(shù)字電子技術基礎/艾永樂，付子義主編.北京：中國電力出版社，2008</p><p>　　智能交通等控制系統(tǒng)的設計/黃毅，北京：《科技資訊》2008（28）</p><p>