课程设计(论文)交通信号灯控制器的设计与仿真精要.doc

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交通信号灯控制器的设计与仿真 摘要: 1、当今时代是一个自动化时代,交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此,一个好的交通灯控制系统,将给道路拥挤、违章控制等方面给技术革新。随着萨规模的集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智能在控制技术方面的广泛运用,智能设备有了很大的发展,是现在科技发展的主流方向。 2、交通信号灯是日常生活中遇到的一个普通实例,它的控制也颇具典型和实用价值。由于交通路口的形状和规模不一,所采用的信号灯的数量、控制要求不一,控制的复杂程度也就不一样,这里、、、、。 关键词:交通灯 2、方案比较与论证 1.三种方案的介绍 设计之初,我们构思了三种方案,分别构造了电路并且进行了multisim仿真实验,以及protel的封装。如下,对三种方案进行比较。 2.1.1第一种方案 采用传统的数字电路设计方案。该系统中,秒脉冲发生器是系统中定时计数定路中的定时器和主控路中的控制器的标准时钟信号源;译码驱动电路中的译码器输出交通信号灯的控制系,经过驱动电路的驱动信号等工作;中控电路中控制器是系统的主要部分,由他控制定时计数电路中的定时器和译码驱动电路中的译码器工作。运用传统数据电路将上述内容全部设计出来,再组合成所需的电量路。 2.1.2第二种方案 状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态,通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲,通过减法计数器对秒脉冲减计数,达到控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲是状态控制器完成状态转换,同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态BCD译码器译码,数码管显示。在黄灯亮其间,状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路,使红灯闪烁。 2.1.3第三种方案 交通灯整体电路可以分为三个部分:第一部分由函数信号发生器XFG2构成脉冲信号发生器,产生周期为1S的脉冲信号,加到由74160N构成的加法计数器上,控制其在0000 ~ 1111 十六种状态中变化,且从0000状态开始递增。第二部分由74160N加法计数器和DCD_HEX数码显示管构成时间显示装置,分别对红黄绿三种灯的亮灭进行计时显示。第三部分是由电阻配合LED发光二极管工作,使红黄绿三色灯按照设计要求进行工作,同时该部分还配有蜂鸣器与相应的红灯工作。 方案比较 方案一电路复杂,设计思维能力要求较高,调试起来也有一定的难度,而且电路需要的硬件比较多且成本高。再有硬件设备不足、时间等原因,无法比较好的完成。因此舍弃了该方案。 方案二控制电路如下。 该方案电路连线较为复杂,主要体现在置数部分。计时显示部分工作时,时间只能从9-0循环,不能实现设计要求中的45s和25s的目的(可能是设计原理的失误,后期反复修改也没解决这个问题,故设计了方案二)。该方案优点是所用元器件较少,原理也比较科学,工作过程有序。 方案三是采用了较多的与或非门来控制电路以达到设计要求。由第一部分控制整个电路工作周期,使电路在支干道和主干道分别工作,再由工作状态控制第二部分的时间显示,原理简单,材料也比较便宜,电路实现也较容易。对于这种造价低廉且简单易行的电路装置,相信能更好的推行并应用于公共场合。缺点是没有运用减法计数器,从而使时间计数上成累加效果。该方案另配有蜂鸣装置,可按要求进行连线,使声音也能在交通信号中产生作用,算是该方案的一个亮点。 综上,对三个设计方案进行试验比较之后,我们选择了第三种方案。 3、系统硬件设计 1.系统的总体设计 根据系统要求,设计系统硬件结构框图如图1所示。图中秒信号发生器产生标准的秒信号。可预置计数器进行递减计数,根据置数控制电路的控制信号,计数的长短可作相应调整,计数完成后产生一个输出信号到状态控制电路,状态控制电路经过译码,驱动主干道和支干道的红、黄、绿三色灯作相应的状态变化。可预置计数器计数状态通过数码显示电路显示相应计数值。十字路口交通信号灯设置如图3所示。 2.单元电路设计 (1)控制及信号灯指示电路 根据实际情况和交通规则,只有4种可能情况: S0:主绿灯和支红灯亮------主干道通车; S1:主黄灯和支黄灯亮------主干道通车; S2:支绿灯和主红灯亮------支干道通车; S3: 支黄灯和主黄灯亮------支干道通车。 它们的循环过程如图(2)所示。 由图(2)可知,状态信号可以决定指示灯的亮与不亮,因此指示灯的驱动函数可由表1-1求出。 经化简得指示灯驱动函数: R=QB r=QB Y=QBQA y=QBQA G=QBQA g=QBQA 表 1 .指示灯驱动函数真值表 表 1 .

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