畢業(yè)設(shè)計精品]交通信號燈控制器設(shè)計.doc

電子技術(shù)綜合訓練設(shè)計報告題目：交通信號燈控制器制作日期：2010年1月12日摘要隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。當前，大量的信號燈電路正向著數(shù)字化、小功率、多樣化、方便人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，多值化方向發(fā)展隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注.隨著社會的發(fā)展,城市規(guī)模的不斷擴大,城市交通成為制約城市發(fā)展的一大因素,因此,有許多設(shè)計工作者為改善城市交通環(huán)境設(shè)計了許多方案,而大多數(shù)都為交通指揮燈,本電路也正是基于前人設(shè)計的基礎(chǔ)上進行改進的.全部有數(shù)字電路組成,比較以前的方案更為精確。鍵詞：控制器計數(shù)器信號燈譯碼電路目錄摘要.1關(guān)鍵詞.1一、設(shè)計任務和要求.1二.系統(tǒng)設(shè)計.2三、單元電路設(shè)計.43.1主控制器.43.1.174LS90引腳排列圖與邏輯圖.43.1.274LS90的功能表及引腳功能.53.2、計數(shù)器.73.2.1計數(shù)器的作用.73.2.2計數(shù)器的工作情況.73.2.3控制信號燈的譯碼電路的真值表.83.2.4置數(shù)電路.93.2.5狀態(tài)譯碼電路.113.3譯碼顯示電路.133.3.1共共陰陰極極LED七段數(shù)碼管.133.3.2CD4511譯碼器.133.4555振蕩器構(gòu)成的秒脈沖電路.163.4.1555定時器的引腳.163.4.2555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器.173.4.3555定時器工作原理.183.5交通燈信號燈控制總體框圖.20四、電路安裝、調(diào)試與測試.21五、參考文獻.22六、總結(jié)、體會和建議.231一、設(shè)計任務和要求設(shè)計并制作一個十字路口的交通信號燈控制器，控制A、B兩條交叉道路上的車輛通行，基本要求：1、每條道路設(shè)一組信號燈，每組信號燈由紅、黃、綠三個燈組成，綠燈表示允許通行，紅燈表示禁止通行，黃燈表示該車道上已過停車線的車輛繼續(xù)通行，未過停車線的車輛停止通行；2、每條道路上每次通行的時間為25S；3、每次變換通行車道之前，要求黃燈先亮5S，才能變換通行車道；4、黃燈亮時，要求每秒鐘閃爍一次。5、電源：220V/50HZ的工頻交流電供電；（注：直流電源部分僅完成設(shè)計即可，不需制作，用實驗室提供的穩(wěn)壓電源調(diào)試，但要求設(shè)計的直流電源能夠滿足電路要求）6、按照以上技術(shù)要求設(shè)計電路，繪制電路圖，對設(shè)計的電路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2進行仿真，用萬用板焊接元器件，制作電路，完成調(diào)試、測試，撰寫設(shè)計報告。發(fā)揮部分：1、按照交通規(guī)則設(shè)計人行道指示燈2、其它恰當?shù)墓δ?二.系統(tǒng)設(shè)計十字路口的紅綠燈指揮著行人和各種車輛的安全通行。每邊都設(shè)置了紅、綠、黃色信號燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行，在綠燈變紅燈時先要求黃燈亮幾秒鐘，以便讓停車線以外的車輛停止運行。路口交通指揮系統(tǒng)示意圖設(shè)南北干道通行時間為N1，東西干道通行時間為N2，南北、東西干道黃燈的時間均為N3，按南北、東西干道通行的時間來看，設(shè)置N1=N2N3。系統(tǒng)工作流程圖如圖所示。3系統(tǒng)工作流程圖要實現(xiàn)上述交通信號燈的自動控制，則要求控制電路由時鐘信號發(fā)生器、計數(shù)器、主控制器、信號燈譯碼驅(qū)動電路和數(shù)字顯示譯碼驅(qū)動電路等幾部分組成，整機電路的原理框圖如圖所示。四個路口設(shè)有紅、黃、綠三色燈和兩位8421BCD碼的計數(shù)、譯碼顯示器。交通信號燈控制原理電路框圖十字路口車輛運行情況只有4種可能：1）設(shè)開始時南北干道通行，東西干道不通行，這種情況下主綠燈和支紅燈亮，持續(xù)時間為30s。2）30s后，南北干道停車，東西干道仍不通行，這種情況下主黃燈和支紅燈亮，持續(xù)時間為5s。3）5s后，南北干道不通行，東西干道顯示器譯碼器計數(shù)器時鐘信號發(fā)生器支干道信號燈信號燈譯碼驅(qū)動電路主干道信號燈主控電路南北干道綠燈亮，東西干道紅燈亮計數(shù)器由N1到30遞增計數(shù)南北干道黃燈亮，東西干道紅燈亮計數(shù)器由N3到5遞增計數(shù)南北干道紅燈亮，東西干道綠燈亮計數(shù)器由N2到30遞增計南北干道紅燈亮，東西干道黃燈亮計數(shù)器由N3到5遞增計S1S2S3S04通行，這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持續(xù)時間為30s。4）20s后，南北干道仍不通行，東西干道停車，這種情況下主紅燈和支黃燈亮，持續(xù)時間為5s。5s后又回到第一種情況，如此循環(huán)反復。因此，要求主控制電路也有4種狀態(tài)，設(shè)這4種狀態(tài)依次為：S0、S1、S2、S3。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖所示。三、單元電路設(shè)計3.1主控制器3.1.174LS90引腳排列圖與邏輯圖十字路口車輛運行情況只有4種可能，實現(xiàn)這4個狀態(tài)的電路，可用兩個觸發(fā)器構(gòu)成，也可用一個二-十進制計數(shù)器或二進制計數(shù)器構(gòu)成。我采用二-十進制計數(shù)器74LS90實現(xiàn)。采用反饋歸零法構(gòu)成4進制計數(shù)器,即可從輸出端QBQA得到所要求的4個狀態(tài)。圖4-174LS90管腳排列圖,邏輯圖如圖所示。為以后敘述方便，設(shè)X1=QB,X0=QA。S0S1S2S330s后5s后30s后5s后狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖574LS90管腳排列圖74LS90QAQBQCQDR01R02S91S92CP0CP1主控制器的邏輯圖3.1.274LS90的功能表及引腳功能.74LS90功能表輸入輸出功能清0置9時鐘QDQCQBQAR0(1)、R0(2)S9(1)、S9(2)CP1CP2611000000清000111001置900001QA輸出二進制計數(shù)1QDQCQB輸出五進制計數(shù)QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進制計數(shù)QDQAQDQCQB輸出5421BCD碼十進制計數(shù)11不變保持如表74LS90功能表：74LS90邏輯功能為(1)計數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器。(2)計數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進制加法計數(shù)器。(4)若將CP1與QD相連，計數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進制加法計數(shù)器。(5)清零、置9功能。a)異步清零當R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時，實現(xiàn)異步清零功能，即QDQCQBQA0000。b)置9功能當S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時，實現(xiàn)置9功能，即QDQCQBQA1001。73.2、計數(shù)器3.2.1計數(shù)器的作用計數(shù)器的作用有二：一是根據(jù)南北干道和東西干道車輛運行時間以及黃燈切換時間的要求，進行30s、20s、5s3種方式的計數(shù)；二是向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，主控制器根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。3.2.2計數(shù)器的工作情況計數(shù)器除需要秒脈沖作時鐘信號外，還應受主控制器的狀態(tài)控制。計數(shù)器的工作情況為：計數(shù)器在主控制器進入狀態(tài)S0時開始60s計數(shù)；30s后產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器進入狀態(tài)S1，計數(shù)器開始5s計數(shù)；5s后又產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器進入狀態(tài)S2，計數(shù)器開始20s計數(shù)；20s后也產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器進入狀態(tài)S3，計數(shù)器又開始5s計數(shù)；5s后同樣產(chǎn)生歸零脈沖，并向主控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，使計數(shù)器歸零，主控制器回到狀態(tài)S0，開始新一輪循環(huán)。根據(jù)以上分析，設(shè)30s、20s、5s計數(shù)的歸零信號分別為A