交通燈數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制器學(xué)院（部）專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)6月18日至6月22日共1周指導(dǎo)教師（簽字）1摘要交通運(yùn)輸是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力， 日常出行也是我們生活中不可或缺的一部分。 在確保十字路口的交通秩序工作中， 信號(hào)燈扮演了極其重要的角色。 交通信號(hào)控制系統(tǒng)是用來(lái)自動(dòng)控制十字路口紅黃綠三色的電子系統(tǒng)。交通燈簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制器利用555 秒脈沖發(fā)生器提供秒脈沖CP 信號(hào)，為計(jì)數(shù)器提供工作頻率。計(jì)數(shù)器由兩塊74LS190 級(jí)聯(lián)構(gòu)成八位二進(jìn)制，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)數(shù)；顯示電路由兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)碼管構(gòu)成，可以顯示 00-99 之間的數(shù)字； 控制電路由74LS161 構(gòu)成的循環(huán)電路控制三種燈的開(kāi)

2、關(guān)；置數(shù)電路由相應(yīng)數(shù)量的74LS465 與 74LS138 譯碼器構(gòu)成置位電路使得主干道在 45-0 秒為綠燈， 5-0 秒時(shí)為黃燈，30-0 秒時(shí)為紅燈，相應(yīng)的次干道與主干道相配合，在 50-0 秒時(shí)為紅燈，在25-0 秒時(shí)為綠燈，在5-0 秒時(shí)為黃燈，通過(guò)共用CP 脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)主干道與支干道交通信號(hào)燈的聯(lián)合控制。關(guān)鍵字根據(jù)設(shè)計(jì)原理，系統(tǒng)的關(guān)鍵字有以下幾個(gè)：交通信號(hào)燈秒脈沖遞減計(jì)數(shù)分時(shí)置數(shù)控制器2目錄1.課題名稱以及設(shè)計(jì)要求 ,41.1課題名稱 ,41.2設(shè)計(jì)要求 ,42.系統(tǒng)概述 ,42.1總體方案的選擇 ,42.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架 ,52.3系統(tǒng)基本工作原理 ,63.單元電路設(shè)計(jì)與分析

3、,73.1秒脈沖發(fā)生器單元 ,73.2倒計(jì)數(shù)以及顯示單元 ,83.3信號(hào)燈控制單元 ,93.4順序定時(shí)置數(shù)置數(shù)單元 ,103.5黃燈閃爍以及蜂鳴提示單元 ,124.系統(tǒng)仿真 ,13.仿真說(shuō)明,134 14.2仿真示意圖 ,145.系統(tǒng)綜述以及總體電路圖 ,155.1系統(tǒng)綜述 ,155.2總體電路圖 ,176.結(jié)束語(yǔ) ,187.元件明細(xì)表 ,187.1元件明細(xì)列表 ,187.2元件說(shuō)明 ,198.參考文獻(xiàn) ,199.收獲體會(huì)與總結(jié) ,209.1 收獲體會(huì) ,209.2問(wèn)題反思以及對(duì)未來(lái)交通信號(hào)控制的思考,20310. 鳴謝 ,21一課題名稱以及設(shè)計(jì)要求1.1 課題名稱簡(jiǎn)易交通燈信號(hào)控制器1.2

4、設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制，主要實(shí)現(xiàn)功能如下：1. 定周控制：主干道綠燈45 秒，支干道綠燈25 秒；2. 每次由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)，應(yīng)有5 秒黃燈亮作為過(guò)渡；3. 分別用紅、黃、綠色發(fā)光二級(jí)管表示信號(hào)燈；4. 設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)顯示電路。功能擴(kuò)展：1. 黃燈亮的時(shí)候伴隨黃燈閃燈和蜂鳴提示；2. 考慮到主干道與次干道車流量的變化，為了人性化的控制交通信號(hào)燈，可以自由設(shè)定主干道和次干道各個(gè)信號(hào)燈的亮變時(shí)間，在0-99 范圍內(nèi)變化。二系統(tǒng)概述2.1 總體方案的選擇經(jīng)過(guò)我們上網(wǎng)查資料以及在圖書(shū)館借閱相關(guān)的領(lǐng)域知識(shí)，我們得出以下三種可以實(shí)現(xiàn)本次課設(shè)目的的方案，方案如下：方案一：由主控制電路和秒脈沖發(fā)生器組成，其中主

5、控制電路包括：主控制器、清零裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、信號(hào)燈裝置及一些邏輯門(mén)。主控制器中采用兩塊74LS290 二 -五 -十進(jìn)制來(lái)實(shí)現(xiàn)八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 秒脈沖發(fā)生器由 555 秒脈沖發(fā)生器負(fù)責(zé)提供脈沖信號(hào)。接通電源瞬間，清零裝置將主控制器清零，緊接著，主干道綠燈和支干道紅燈打開(kāi)，其余主、支道燈關(guān)閉。秒脈沖傳送到控制器，主控制電路在45s 到， 50s 到， 75s到， 80s 到分別產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)，從而改變主、支道綠、黃、紅燈的開(kāi)閉持續(xù)時(shí)間，繼而實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制。方案二： 由定時(shí)器NE555 構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖，兩塊 74LS192 芯片級(jí)聯(lián)成 61 進(jìn)制倒計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)兩塊74

6、LS48 譯碼器和兩塊七段數(shù)碼管顯示出來(lái)。 由倒計(jì)時(shí)器與邏輯門(mén)構(gòu)成定時(shí)器，在每隔 55 秒或 5 秒輸出一個(gè)脈沖，觸發(fā)狀態(tài)控制器工作。狀態(tài)控制器控制著信號(hào)燈的轉(zhuǎn)換。4方案三：主要有秒脈沖產(chǎn)生模塊，倒計(jì)時(shí)模塊，控制信號(hào)燈模塊，定時(shí)置數(shù)模塊構(gòu)成。秒脈沖產(chǎn)生模塊采用555 定時(shí)器構(gòu)成的多謝震蕩器產(chǎn)生周期為一秒的脈沖，提供給計(jì)數(shù)器工作，達(dá)到計(jì)時(shí)的目的；倒計(jì)時(shí)模塊采用兩片74LS190 級(jí)聯(lián)構(gòu)成一個(gè)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的電路，通過(guò)使用來(lái)自秒脈沖的CP 脈沖以及定時(shí)置數(shù)模塊的置數(shù)功能，來(lái)完成倒計(jì)時(shí)并且實(shí)時(shí)顯示在LED 數(shù)碼顯示器上； 控制信號(hào)燈模塊，接收來(lái)自計(jì)數(shù)模塊倒計(jì)時(shí)為零時(shí)的信號(hào)，通過(guò)74LS161 的循環(huán)計(jì)數(shù)

7、功能，配合相應(yīng)的門(mén)電路完成三種信號(hào)燈之間的交替亮滅； 順序置數(shù)模塊采用三片74LS465 以及 74LS138 譯碼器組成， 接收信號(hào)燈亮滅的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器的置數(shù)。方案三的思路比較清晰，里面的元器件自己在課堂上都比較熟悉，而且有很大的發(fā)揮空間， 可以增加一些比較華麗的功能模塊，綜合以上， 我們最終選擇了方案三來(lái)作為我們本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終方案。2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)重要的模塊夠構(gòu)成：1.秒脈沖產(chǎn)生模塊2.倒計(jì)時(shí)及顯示模塊，3.信號(hào)燈控制模塊，4.順序置數(shù)模塊，5.功能擴(kuò)展模塊（黃燈閃爍以及蜂鳴報(bào)警） ；本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架如下圖所示：倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)以及顯示主

8、干道信號(hào)黃燈閃爍信號(hào)燈控制電路燈控制及蜂鳴器時(shí)定時(shí)順序置數(shù)電路間控秒脈沖產(chǎn)生制配合倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)以及顯示支干道信號(hào)黃燈閃爍燈控制信號(hào)燈控制電路及蜂鳴器定時(shí)順序置數(shù)電路5圖 2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架圖2.3 系統(tǒng)基本工作原理本系統(tǒng)采用主干道和支干道分開(kāi)實(shí)現(xiàn)功能，但又相互配合的思路，用時(shí)間的相關(guān)性將主干道與支干道的信號(hào)燈的亮滅相聯(lián)系起來(lái)。根據(jù)系統(tǒng)的要求：主干道綠燈45 秒，支干道綠燈25 秒；每次由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)，應(yīng)有 5 秒黃燈亮作為過(guò)渡；則其時(shí)間循環(huán)圖如下所示：綠燈黃燈45秒5秒主干道循環(huán)時(shí)間圖 2.2主干道時(shí)間循環(huán)圖紅 燈綠 燈50 秒25 秒支干道循環(huán)時(shí)間圖 2.3 支干道時(shí)間循環(huán)圖對(duì)于其中

9、一條干道，系統(tǒng)的工作流程圖如下所示：秒脈沖產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)提供一秒的CP 脈沖信號(hào)倒計(jì)時(shí)工作及顯示顯示提供倒計(jì)時(shí)到零的信號(hào)信號(hào)燈控制三種燈亮滅提供三種燈轉(zhuǎn)換的信號(hào)紅 燈30 秒黃 燈5 秒閃黃燈和蜂鳴器報(bào)警提供三種預(yù)置數(shù)順序置數(shù)對(duì)計(jì)數(shù)器置數(shù)6圖 2.4 系統(tǒng)工作信號(hào)流程圖系統(tǒng)工作原理如下：初始狀態(tài)，對(duì)于主干道，計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)45 秒，在 CP 脈沖的作用下開(kāi)始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)至零時(shí)，可以對(duì)信號(hào)燈控制電路產(chǎn)生一個(gè)上升沿的單脈沖，該脈沖將作為74LS161 的脈沖輸入，完成一次計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠燈，黃燈和紅燈的亮滅的控制，此時(shí)紅燈亮，當(dāng)三種信號(hào)燈完成一次狀態(tài)變化時(shí)，將變化的信號(hào)傳送給74LS138 譯

10、碼器，由該譯碼器選中相應(yīng)的74LS465 預(yù)置的倒計(jì)時(shí)數(shù)，并將該倒計(jì)數(shù)置給計(jì)數(shù)器 74LS190 ，完成一次工作循環(huán)，然后是5 秒的黃燈，最后是30 秒的紅燈。對(duì)于支干道而言，循環(huán)時(shí)間是50 秒， 25 秒， 5 秒，其具體的循環(huán)過(guò)程與主干道一致。三單元電路設(shè)計(jì)與分析3.1 秒脈沖發(fā)生電路秒脈沖發(fā)生電路是該系統(tǒng)的時(shí)間動(dòng)力，提供計(jì)數(shù)器的工作時(shí)鐘頻率，從而完成倒計(jì)數(shù)模塊信號(hào)傳遞。秒脈沖發(fā)生電路時(shí)由555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)是以秒作為單位，所以用秒脈沖發(fā)生器且對(duì)信號(hào)的精度要求不高，故選用 555 定時(shí)器構(gòu)成。 其工作原理圖如下所示：產(chǎn) 生CP秒 脈沖圖 3.5 555 秒脈沖發(fā)生器

11、555 定時(shí)器周期計(jì)算：7T1（ R1 R2） Cln2=0.7(R1R2）CT2=R2Cln2=0.7R2CT=T 1+T2=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C555 定時(shí)器組成的秒脈沖Cp 的周期為1s，即 T=1 ，所以可設(shè)置參數(shù)R1= 57.72kR2 =28.86kC=10uFCf=10uF說(shuō)明：在電路仿真的過(guò)程中，為了保證仿真的準(zhǔn)確性，該模塊產(chǎn)生的脈沖信號(hào)可以由信號(hào)發(fā)生器來(lái)代替。3.2 倒計(jì)數(shù)以及顯示單元十字路口要有數(shù)字顯示作為倒計(jì)時(shí)提示，以便人們更直接準(zhǔn)確地把握時(shí)間。具體工作方式為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減1 計(jì)數(shù)方式工作，直到減到數(shù)為“ 0

12、”，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)志信號(hào)，控制十字路口綠、黃、紅變換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)某方向的工作循環(huán)。倒計(jì)時(shí)的顯示由四輸入的DCD HEX 數(shù)碼顯示，顯示計(jì)數(shù)器的輸出值。有多種減法計(jì)數(shù)器可供選擇，例如74190， 74191， 74192， 74193 等等。在這里，計(jì)數(shù)器我們選用集成電路74190 進(jìn)行設(shè)計(jì)， 是比較簡(jiǎn)便的。 通過(guò)兩種接線我們來(lái)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器， 74190 是十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，它具有異步并行置數(shù)功能，保持功能。74190沒(méi)有專用的清零輸入端，但可以借助QA 、QB、 QC、 QD 的輸入數(shù)據(jù)間接清零功能。功能表如下：表 3174190 的功能表CTEND/UCLKLOADAB

13、CDQAQBQC QD0ABCD011減計(jì)數(shù)001加計(jì)數(shù)1100008圖 3.6 74LS190 的管腳圖要實(shí)現(xiàn) 45s/25s/5s 的倒計(jì)時(shí)， 需要選用兩個(gè)74190 芯片級(jí)聯(lián)成一個(gè)從99 倒計(jì)到 00 的計(jì)數(shù)器。兩片計(jì)數(shù)器之間采用異步級(jí)聯(lián)的方式，利用個(gè)位計(jì)數(shù)器的借位輸出脈沖（RCO）直接作為十位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖（CLK ），個(gè)位計(jì)數(shù)器輸入秒脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖。選用兩只帶譯碼功能的七段顯示數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)兩位十進(jìn)制數(shù)的顯示。D1C1 B1 A 和 D0 C0 B0A 0是十位和個(gè)位計(jì)數(shù)器的8421BCD 碼置數(shù)輸入端。由狀態(tài)時(shí) RCO端通過(guò)或門(mén)控制兩片計(jì)數(shù)器的控制端器減計(jì)數(shù)至“ 00”狀態(tài)瞬間完成

14、置數(shù)的要求。通過(guò)以內(nèi)的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)0100 秒內(nèi)自由選擇的定時(shí)要求。其電路連接圖如下所示：74LS190 的功能表可知，該計(jì)數(shù)器在零LOAD（ 低電平有效） ，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù) 8421BCD 碼置數(shù)輸入端，可以選擇 100圖 3.7 倒計(jì)數(shù)以及顯示單元電路圖分析：每當(dāng)該模塊的計(jì)數(shù)到01 時(shí)候，通過(guò)或非門(mén)的連接可以得出以下的輸出信號(hào)：即，未倒計(jì)數(shù)至01 時(shí)信號(hào)輸出低電平，當(dāng)計(jì)數(shù)至01 時(shí)，產(chǎn)生高電平，由此過(guò)程產(chǎn)生一個(gè)上升沿的單脈沖，該脈沖傳送至下個(gè)模塊：信號(hào)燈控制芯片：74LS161 ，作為該芯片的工作時(shí)鐘。3.3 信號(hào)燈控制單元信號(hào)燈控制模塊，當(dāng)相應(yīng)的倒計(jì)時(shí)到 00 時(shí)，完成信號(hào)燈的轉(zhuǎn)換，用于標(biāo)

15、示交通路口的通行狀態(tài)。本模塊采用74LS161 芯片，配合相應(yīng)的門(mén)電路完成三種信號(hào)燈的輪流轉(zhuǎn)換。在本系統(tǒng)中，通過(guò)反饋清零法，使該計(jì)數(shù)器工作在0000-0001 0010 三個(gè)狀態(tài)循9環(huán)每次接收到來(lái)自倒計(jì)數(shù)的一個(gè)脈沖，該計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次計(jì)數(shù)。G（ 1,0）=綠燈（亮，滅），Y（ 1,0）=黃燈（亮，滅），R（1,0）=紅燈（亮，滅）；則其相應(yīng)的表達(dá)式為：對(duì)于主干道：G（ 0）=QA+QB ；Y （ 1） =QA ； R（ 1） =QB；對(duì)于次干道：R（ 0） =QA+QB ；G（ 1）=QA ； Y （ 1） =QB；其中， 74LS161 真值表如下表3-2 所示：表 3-2 74160 的功能

16、表CPRDLDEPETABCDQAQB QC QDX0XXXXXXX0000上升沿10XXABCDABCDX110XXXXX保持X11X0XXXX保持下降沿1111XXXX加計(jì)數(shù)說(shuō)明：該模塊接受的信號(hào)來(lái)自倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路的上升沿脈沖，傳出的信號(hào) 000-001-010 三個(gè)信號(hào)，傳送至定時(shí)預(yù)置數(shù)模塊。則該模塊的電路圖如下所示：圖 3.8 信號(hào)燈控制單元3.4 順序定時(shí)置數(shù)單元因?yàn)閿?shù)碼管每次顯示的時(shí)間是從不同時(shí)間基點(diǎn)開(kāi)始的（主干道45、5、30，支干道1050、 25、 5），所以必須要有一個(gè)順序定時(shí)置數(shù)單元，來(lái)控制當(dāng)某一個(gè)數(shù)碼管顯示“0”后，下一步要從哪個(gè)數(shù)字開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。在這里可以選擇74465

17、 來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。每個(gè)干道選用三片74465 組成按順序定時(shí)置數(shù)的控制電路，三片 74465 輸入端分別以 8421BCD 碼的形式由按鍵設(shè)定主、支干道的通行時(shí)間和黃燈亮的時(shí)間。輸出端按照高、低位對(duì)應(yīng)關(guān)系并聯(lián)并按照 Y8Y1 由高到低排列后， 接到倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的置數(shù)輸入端。三片 74465 的選通控制端分別有對(duì)應(yīng)狀態(tài)的上一狀態(tài)選通（低電平有效） ，從而完成對(duì)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)。每一組的三片74465 中任何時(shí)刻只能有一片選通，其他兩片輸出端均處于高阻態(tài)。這樣就完成了順序定時(shí)置數(shù)的功能。其中， 74465 的功能表如下表所示：圖 3.8 74465 的功能表倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器與信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器的配合主要

18、靠順序定時(shí)置數(shù)控制電路。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，主干道的綠燈亮的時(shí)間是45 秒，可以為第一個(gè)74465 設(shè)置為01000101，黃燈亮的時(shí)間是 5秒，則給第二個(gè)74465 設(shè)置為 00000101，紅燈亮的時(shí)間是30 秒，則要給第三個(gè)74465預(yù)置為 00110000；支干道的紅燈亮的時(shí)間是50 秒，可以為第一個(gè) 74465設(shè)置為01010000，綠燈亮的時(shí)間是 25 秒，則給第二個(gè) 74465 設(shè)置為 00100101，黃燈亮的時(shí)間是 05 秒，則要給第三個(gè)74465 預(yù)置為 00000101，他們的順序由74LS138 譯碼器來(lái)控制， 74LS138 的功能表如下表 2-3 所示。表 2-37

19、4LS138 的功能表控制輸入譯碼碼輸入輸出S1S2+S3A2A1A0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8X1XXX11111111110XXXX111111111000001111111100011011111110010110111111001111101111101001111011110101111110111011011111101101111111111074LS138 譯碼器接收來(lái)自三個(gè)信號(hào)燈變化狀態(tài)時(shí)的電平高低變化，如對(duì)主干道來(lái)說(shuō)，綠燈時(shí)為000，黃燈時(shí) 001，紅燈時(shí) 010，經(jīng) 74LS138 譯碼器譯碼后分別選中第一第二第三片 74465，進(jìn)而可以給倒計(jì)時(shí)電路預(yù)置初始的倒計(jì)時(shí)

20、數(shù)。在設(shè)計(jì)該電路模塊的時(shí)候，為了方便以后調(diào)節(jié)時(shí)間，特別采用可以調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間的撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)控制所置的數(shù)，定時(shí)預(yù)置數(shù)功能模塊的電路圖3.9 如下所示：圖 3.9定時(shí)預(yù)置數(shù)功能模塊電路圖說(shuō)明：該電路的信號(hào)來(lái)源來(lái)自于信號(hào)燈的控制電路， 輸出的為倒計(jì)時(shí)電路提供與預(yù)置數(shù)，完成控制相應(yīng)燈的閃亮?xí)r間。3.5 黃燈閃爍以及蜂鳴提示單元我們要求黃燈點(diǎn)亮的時(shí)候，黃燈進(jìn)行閃爍，用于提醒交通通過(guò)者，故用一個(gè)頻率為 1Hz 的脈沖與控制黃燈的輸出信號(hào)用一個(gè)與門(mén)連接至黃燈，即可實(shí)現(xiàn)黃燈閃爍的效果！同時(shí)將黃燈的輸出信號(hào)接給蜂鳴器，即可在黃燈閃爍的同時(shí)使蜂鳴器發(fā)出聲響！提醒12路人：黃燈亮了，請(qǐng)等一等！如下為黃燈閃爍以及蜂鳴提示

21、單元電路圖：圖 3.10 黃燈閃爍以及蜂鳴提示單元電路圖說(shuō)明：該電路模塊的信號(hào)來(lái)源有黃燈的點(diǎn)亮信號(hào)控制， 配合相應(yīng)的頻率發(fā)生器， 實(shí)現(xiàn)閃爍與蜂鳴報(bào)警的功能。四系統(tǒng)仿真4.1 仿真說(shuō)明對(duì)于該電路的整體仿真，說(shuō)明如下：1.初始化時(shí)主干道綠燈開(kāi)始亮，時(shí)間為45 秒，此時(shí)次干道紅燈亮，時(shí)間是50 秒；當(dāng)主干道倒計(jì)時(shí)完成時(shí)，黃燈閃爍并且蜂鳴報(bào)警，此時(shí)次干道的紅燈仍然亮，時(shí)間剩余 5 秒；當(dāng)主干道的黃燈閃爍時(shí)間到零的時(shí)候，主干道的紅燈點(diǎn)亮，時(shí)間是30 秒，次干道的綠燈點(diǎn)亮，時(shí)間是25 秒；當(dāng)次干道的時(shí)間為零時(shí)候，其黃燈點(diǎn)亮閃爍并且蜂鳴報(bào)警，此時(shí)，主干道的紅燈仍然點(diǎn)亮，時(shí)間是5 秒。2.為了便于電路的仿真準(zhǔn)

22、確性，秒脈沖發(fā)生裝置用信號(hào)發(fā)生器來(lái)代替，便于電路的布局，增加了電路仿真的準(zhǔn)確性。4.2 系統(tǒng)仿真示意圖1.循環(huán)過(guò)程一：初始化時(shí)，主干道顯示時(shí)間45 秒，亮燈綠燈，次干道顯示50秒時(shí)間，亮紅燈，確保主干道上正常通行，次干道上禁行，其仿真結(jié)果如下圖4.113所示：圖 4.1 循環(huán)過(guò)程一初始化電路顯示仿真圖2.循環(huán)過(guò)程二：主干道顯示時(shí)間5 秒，亮燈黃燈，次干道顯示5 秒時(shí)間，亮紅燈，確保提醒主干道上注意“等一等”，次干道上禁行， 其仿真結(jié)果如下圖4.2 所示：圖 4.2 循環(huán)過(guò)程二電路顯示仿真圖3.循環(huán)過(guò)程三：主干道顯示時(shí)間30 秒，亮燈紅燈，次干道顯示25 秒時(shí)間，亮綠燈，確保次干道上通行，主干道

23、上禁行，其仿真結(jié)果如下圖4.3 所示：14圖 4.3 循環(huán)過(guò)程三電路顯示仿真圖4.循環(huán)過(guò)程四：主干道顯示時(shí)間5 秒，亮燈紅燈，次干道顯示5 秒時(shí)間，亮綠燈，確保提醒次干道上注意“等一等”，主干道上禁行， 其仿真結(jié)果如下圖4.4 所示：圖 4.4 循環(huán)過(guò)程四電路顯示仿真圖仿真說(shuō)明 ：以上四個(gè)過(guò)程將完成該系統(tǒng)的一個(gè)循環(huán)，如果沒(méi)有人為的干涉，該系統(tǒng)將沿著這樣的循環(huán)一直進(jìn)行下去； 考慮到實(shí)際的情況并非總是主干道上的車流量大，可以進(jìn)行人為的干預(yù)，即通過(guò)改變定時(shí)預(yù)置樹(shù)模塊的預(yù)置數(shù)，重新設(shè)置主干道和次干道的時(shí)間分配，達(dá)到人性化的工作狀態(tài)。五系統(tǒng)綜述以及總體電路圖5.1 系統(tǒng)綜述本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要的特色在于將

24、主干道和次干道的控制進(jìn)行部分分開(kāi)，即分開(kāi)進(jìn)行控制， 同時(shí)，他們兩個(gè)有緊密的聯(lián)系，通過(guò)公用秒脈沖信號(hào)，用時(shí)間的聯(lián)系將兩者緊密的結(jié)合起來(lái)。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)將555 多諧振蕩器產(chǎn)生的秒脈沖，該脈沖信號(hào)傳送至倒計(jì)時(shí)電路，該15電路進(jìn)行倒計(jì)時(shí)并且將時(shí)間顯示，顯示到00 時(shí)的信號(hào)傳送至信號(hào)燈控制電路，由該電路控制信號(hào)燈進(jìn)行有規(guī)律的交替的變化，變化瞬間產(chǎn)生的各個(gè)信號(hào)燈的電平狀態(tài)傳送至定時(shí)置數(shù)電路，由該電路完成對(duì)倒計(jì)時(shí)電路的置數(shù)功能，從而形成一個(gè)干道完整的循環(huán)。165.2 總體電路圖17六結(jié)束語(yǔ)到這里，本交通信號(hào)燈的控制系統(tǒng)基本介紹完畢，該信號(hào)燈控制系統(tǒng)完整的完成了預(yù)期的目的： 1.定周控制：主干道綠燈 45

25、秒，支干道綠燈25 秒；2.每次由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)，應(yīng)有5 秒黃燈亮作為過(guò)渡；3.分別用紅、黃、綠色發(fā)光二級(jí)管表示信號(hào)燈；4.設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)顯示電路。同時(shí)為使該系統(tǒng)更加的人性化，增加其面對(duì)多種情況的應(yīng)對(duì)策略，出色的完成了一些附加的功能，主要有：1.黃燈亮的時(shí)候伴隨黃燈閃燈和蜂鳴提示；2.考慮到主干道與次干道車流量的變化，為了人性化的控制交通信號(hào)燈，可以自由設(shè)定主干道和次干道各個(gè)信號(hào)燈的亮變時(shí)間，在0-99 范圍內(nèi)變化。本系統(tǒng)的一大特色之處是，將主干道與次干道的控制既進(jìn)行了部分分開(kāi)，避免了之間的相互干擾，同時(shí)也便于分開(kāi)進(jìn)行控制，此外又將兩條干道進(jìn)行時(shí)間的緊密聯(lián)系，確保該信號(hào)燈控制系統(tǒng)，可以按照需要無(wú)誤的

26、完成其指揮交通的功能。七元件明細(xì)表7.1元件明細(xì)列表序 號(hào)名 稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注174LS190D74LS 系列4計(jì)數(shù)器24002BD_5VCMOS_5V ,5四輸入或非門(mén)374LS465N74LS 系列6選通芯片47404N74STD4非門(mén)574LS00D74LS 系列2兩輸入與非門(mén)674LS16174LS 系列2計(jì)數(shù)器74001BD_5VCMOS_5V2兩輸入或非門(mén)874LS13874LS 系列23-8 譯碼器9BUZZER1000HZ2蜂鳴器10SWITCH單開(kāi)雙擲48開(kāi)關(guān)11DCD_HEXORANGE4數(shù)碼顯示表 7-1 元件明細(xì)列表18圖 7.1由 multisim 輸出的元件清單圖

27、7.2元件說(shuō)明1.74LS190D 為倒計(jì)時(shí)模塊的倒計(jì)時(shí)芯片，本系統(tǒng)中一共是用了4個(gè)；2.CMOS_5V ,4002BD_5V 為四輸入的或非門(mén)，一共使用了5 個(gè)；3.74LS465N 為定時(shí)置數(shù)模塊的預(yù)置數(shù)芯片，一共使用了6個(gè)；4.74STD,7404N 為單輸入的非門(mén)，本系統(tǒng)一共使用了4 個(gè)；5.74LS00D 為兩輸入的與非門(mén)，本系統(tǒng)一共使用了2 個(gè)；674LS161 為計(jì)數(shù)器，用于控制信號(hào)的的轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)一共使用了2 個(gè)；7.CMOS_5V ,4001BD_5V 為兩輸入的或非門(mén)，系統(tǒng)一共使用了2個(gè)；8.74LS138 為 3-8 譯碼器，用于選擇置數(shù)的定時(shí)預(yù)置數(shù)，一共使用了2 個(gè)；9

28、. 1000HZ 的蜂鳴器使用率兩個(gè)，用于控制黃燈是的蜂鳴報(bào)警；10 預(yù)置數(shù)的開(kāi)關(guān)選擇，根據(jù)需要一共使用了48 個(gè)；11. 四輸入的數(shù)碼顯示管 DCD_HEX ，一共使用了 4 個(gè)，顯示主干道和次干道上的時(shí)間。八參考文獻(xiàn)1 王連英主編 . 基于 Multisim10 的電子仿真實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) . 北京市：北京郵電大學(xué)出版社， 2009.082 林濤主編 . 楚巖 , 田莉娟，林薇編著 . 數(shù)字電子技術(shù) . 北京：清華大學(xué)出版社， 200619（ 2007 重印）， 2006 年 6 月第一版3 袁宏，李忠波 等著 . 電子設(shè)計(jì)與仿真技術(shù) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2010.44 劉福太主編 . 梁發(fā)麥、魏書(shū)田、林洪文編著 . 紅版電子電路 . 北京 : 科學(xué)出版社 , 20075 劉修文編著 . 實(shí)用電子電路圖集 . 中