2022年交通信号灯电路的设计.docx

精品学习资源交通信号灯电路地设计1 技术指标 :设计一种利用发光二极管作为交通信号灯地指示，实现南北、东西车道地交替通行，要求实现南北车道方向循环显示地次序是绿灯、黄灯、红灯；东西车道方向循环显示地次序是红灯、绿灯、黄灯 .2 设计方案及其比较：如今，社会大路交通日趋发达，因此为掌握行人和车辆通行秩序以及防止交通事故地发生人们设计产生了交通信号灯 .由于要依据不同交通道路情形指定不同地通行规章，于是交通信号掌握电路应运而生 .2.1 设计总思路：由于数字电路技术地规律性很强，用它来设计交通灯地掌握系统很简洁实现 .只要数字集成块在肯定范畴内输入，都能得到确定地输出，调试起来也比较容，电路地工作状态会比较稳固 .这次地设计就是通过一些基本地数字芯片组合来实现对十字路口交通等地六个不同信号灯地控制，另外仍加以数码管显示 .以做到十字路口信号灯地仿真模型，这个电路地设计看似较为复杂，其实就是一些基本地数字电路组成 .只要将整个电路地基本方向确定下来，画出电路流程图，在对各项功能进行设计，一步步突破，最终进行整理总结 .第一分析实际交通灯掌握电路，从主干道（南北方向）和支干道（东西方向）入手，路口均有红、黄、绿三个交通灯显示数码管 .其示意图如下： 图 1，十字路口交通信号灯掌握示意图：为了相对地更符合实际情形，我们取 S0,S1,S2,S3 分别为 27s， 3s，27s， 3s，即：要求实现规律功能，在 1-3 状态循环 .1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间 27s；2、东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮，时间 3s；3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间 27s；欢迎下载精品学习资源4、南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮，时间 3s；图 1 十字路口交通信号灯掌握示意图2.2 方案一设计电路图如下列图（为了能让读者观看便利，我们将图二完整地电路图拆分成图三与图四两部分）：欢迎下载精品学习资源图 2 完整电路图图 3 部分电路图其中 74LS161 地 CLK 接受方波脉冲， 74LS138 地 Y0 、 Y1 、Y2 、 Y3 去置数和掌握信号灯地状态 .左边地 74LS161 通过清零反馈实现十进制计数，右边地 74LS161 通过清零反馈实现六进制计数，其中，由于 74LS161 是通过上升沿来触发地，所以我们在 Q2， Q3 接个与非门来实现十进一地功能 .经过74138 译码后掌握交通灯地状态变化以及置数地变化，从而掌握整个系统，其中 74160 地 QC 端经过一个非门接其置数端，当 QC 为 1 时，计数器置数回到 0，从而掌握电路地状态循环，同时 QA ，QB 地变化经过译码器 74138 后掌握整个电路及交通灯地循环 .欢迎下载精品学习资源74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变地十进制上升沿计数器 , 管脚图如 5.只有当 EP、ET 均为高电平常才能正常工作 .整个交通灯状态分为四部分，真值表与状态如表 1.横纵向干道地红、黄、绿信号灯主要由状态掌握器输出打算 .用 1 表示灯亮 .用 0 表示灯不亮 .时间对应二进制横向地交通信号灯纵向地交通信号灯依据表中数据，可得出各个信号灯与时间地关系.如下表 2 所示：表 1 交通灯状态真值表红〔R1〕黄〔Y1〕绿〔G1〕红 〔R2〕黄〔Y2〕绿〔G2〕0~260000 0000~0010 011000110027~290010 0111~0010 100101010030~560011 0000~0101 011010000157~590101 0111~0101 1001100010十位表 2 信号灯与时间关系表红〔R1〕 黄〔Y1〕个位 十位个位十位绿〔G1〕个位00110000~1001 0010011100000000~10010100100000010101100100100000~0110红〔R2〕 黄〔Y2〕绿〔G2〕十位个位 十位个位十位个位00000000~1001 0101011100110000~10010001100001000010100101010000~0110即：欢迎下载精品学习资源R1 Y3Y4Y5 R2 Y0Y1Y2欢迎下载精品学习资源Y1 Y2Z7 QD 1Y 2 Y2Z7 QD 1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源G1 Y0Y1G2 Y3Y4Y2 Z0 Z1Z 2 Z3 Z4 Z5 Z6Y5 Z0 Z1 Z2 Z3Z4 Z5 Z6欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源其中，Y0 Y1Y7 分别表示译码器 U2 地 8 个输出端口，Z0 Z1Z7 分别表示译码器 U6 地 8欢迎下载精品学习资源个输出端口 . QD1 表示计数器 U1 地第 11 端口.依据上式，即可列出相应地规律电路图 .图 4 部分电路图2.3 方案二电路设计图如下列图：欢迎下载精品学习资源图 5 方案二电路图下面我们具体介绍一下电路 .掌握器：十字路口地车辆运行情形由以下 4 种可能： A 主干道通行支干道不通行，此时主绿灯支红灯亮，连续 27 秒.B 主干道停止，支干道仍不通行，此时主黄灯支红灯亮，连续 3 秒.C 主干道不通行支干道通行，此时主红灯支绿灯亮，连续 27 秒.D 主干道仍不通行支干道停止，此时主红灯支黄灯亮，连续 3 秒.就主掌握器有 S0、S1、S2、 S3 四种状态 .因此主掌握器可由 74LS161 接成四进制计数器实现这四种状态 .U12NOT欢迎下载精品学习资源3D04 D114Q1U13 Q0 13欢迎下载精品学习资源5 D26 D37 ENP 102 ENTCLK9 LOAD1 MRQ2 12Q3 11RCO 1574LS161欢迎下载精品学习资源图 6 掌握器电路图欢迎下载精品学习资源计数器：计数器有两个作用：一是依据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间进行 30秒， 27 秒， 3 秒 3 种方式地计数；二是向主掌握器发出状态转换信号，主掌握器依据状态转换信号进行转换 .计数器工作状态由主掌握器掌握： S0 状态时，计数器开头 30 秒计时， 30 秒后产生归零脉冲并向主掌握器发出状态转换信号，计数器归零，主掌握器进入 S1 状态，计数器开头 3 秒计时， 5 秒后产生归零脉冲并向主掌握器发出状态转换信号，计数器归零，主掌握器进入 S2 状态，计数器开头 27 秒计时， 27 秒后产生归零脉冲并向主掌握器发出状态转换信号，计数器归零，主掌握器进入 S3 状态，，计数器又开头 3 秒计时， 3 秒后产生归零脉冲并向主掌握器发出状态转换信号，计数器归零，主掌握器回到 S0 状态.开头新地循环 .掌握信号灯译码电路：如表所示状态对应六个灯地状态U3NANDU5NAND3456D0 U6D1 D2D3Q0 Q1 Q2Q3A B CU2Y0 Y1 Y2710291RCOENP ENT CLKLOADMR64574LS138 Y3Y4151413121110973456D0 U1D1 D2 D3Q0 Q1 Q2Q3RCO1413121115123ABU4C74LS13874LS161E1E2 E3Y5Y6 Y7710291ENP ENTCLK LOAD MR74LS1616 E14 E25 E3Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7表 3 信号灯与状态关系表AB红〔R1〕黄〔Y1〕绿 〔G1〕红〔R2〕黄〔Y2〕绿〔G2〕000011000101010010100001111000101411321231115图 7 计数器电路图即得出关系式为：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源R1 AR2 AY1 A B Y2 A BG1 A BG2 A B欢迎下载精品学习资源相应地电路图如下列图：AB欢迎下载精品学习资源U17ANDU18AND U20ANDU21AND欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源D1LED-GREENR110D2LED-YELLOWD3LED-RED D4LED-GREEND5LED-YELLOWD6LED-RED欢迎下载精品学习资源图 8 信号灯电路图多谐振荡电路：秒振荡电路可由 555 多谐振荡器构成，其震荡频率为 f=1/〔R1+2R2〕Cln2, 通过转变 R 和 C 地参数转变其频率为 1Hz 参数运算如下：取 C2=10 F，要得到 1HZ 地方波信号，低电平常间T2=0.5S，高电平常间 T1=0.5S 由（ R1+2R2 ） C*0.69=T ， T1=〔R1+R2〕*C*0.69 ， T2=R2*0.69*C ，得： R2=72.4k ，R1=0.欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源。