《十字路口交通管理控制器的设计》.doc

《》课程设计课程设计题目：目 录 引言 2 第一章 设计任务及要求 3 十字路口交通管理控制器的设计 3 第二章 设计方案 3 第三章 设计原理及电路 4 1 总体设计 4 2 单元电路的设计和元器件的选择 5 第四章 电路的组装和测试 12 第五章 设计总结 15 参考文献 17 附录 1 17 元器件清单 17 附录 2 18 Protel原理图 18 PCB模板图 19 引言 城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。交通信号灯的出现，使交通得以有效地管制，对于疏导交通、减少交通事故有明显的效果。现有2条主干道汇合点形成十字交叉口，为确保车辆安全、迅速的通行，在交叉路口的每条道上设置一组交通灯，交通灯由红、黄、绿3色组成。红灯亮表示此通道禁止车辆通过路口；黄灯亮表示此通道未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该通道车辆可以通行。要求设计一交通灯控制电路以控制十字路口两组交通灯的状态转换，指挥车辆安全通行。 第一章 设计任务及要求 十字路口交通管理控制器的设计 任务说明：在主、支道路的十字路口分别设置三色灯控制器，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮要求压线车辆快速穿越。根据车流状况不同，可调整三色灯点亮或关闭时间。 要求：①可用LED模拟交通灯； ②南北方向绿、黄、红灯亮的时间分别为30秒、5秒、25秒； 次道路绿、黄、红灯亮的时间分别为20秒、5秒、35秒； ③主、次道路时间指示采用倒计时制，用2位数码管显示。 第二章 设计方案 根据设计要求，主道路绿、红、黄灯亮的时间分别为30s、25s、5s,次道路绿、红、黄灯亮的时间分别为20s、35s、5s.设计的系统可以由控制器、定时器、秒脉冲信号发生器、信号灯等组成。其中控制器是核心部分，由它控制定时器及移位寄存器的工作。秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需要的标准信号，译码器输出两路信号灯的控制信号号。 T1和Ty未定时器的输出信号，St为控制器的输出信号。 2-1 交通灯控制器框图 Tl：表示主道路或次道路绿灯亮的时间间隔，即车辆正常通行的时间间隔。定时到Tl=1，否则Tl=0. Ty：表示黄灯亮的时间间隔，定时到，Ty=1，否则Ty=0. St：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。 第三章 设计原理及电路 1 总体设计 根据设计要求主道路绿、黄、红灯亮的时间分别为30秒、5秒、20秒，此道路绿、黄、红灯亮的时间分别为20秒、5秒、30秒。其时序关系如图1-1所示。 图1-1 交通灯时序工作图 根据要求中交通指示灯定时亮灭，时间指示采用倒计时显示，则需要由定时系统，计数器，时钟电路等来满足，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计数，达到控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的的回零脉冲时状态控制器完成状态转换。其工作框图如图1-2所示 图1-2 交通管理控制器框图 2 单元电路的设计和元器件的选择 2.1 控制器电路 根据设计要求各信号灯的工作顺序流程图如图2-1-1所示.信号灯四种不同的状态分别用S0（主绿灯亮，次黄灯亮）表示、S1（主黄灯亮，次红灯亮）表示、S2（主红灯亮，次绿灯亮）表示、S3（主红灯亮，次黄灯亮）表示，其状态编码即状态及状态转换图如图2-3-2所示。 2-1-1 交通灯顺序工作流程图 这是一个二位二进制计数器。可以采用计数器74LS160构成状态控制器，74LS160的功能表如图2-1-2所示。 图2-1-2　7４LS160（交通灯状态控制器） CP RＤ＇ LD＇ EP ET 工作状态 × 0 × × × 置零 ↑ 1 0 × × 预置数 × 1 1 0 1 保持 × 1 1 × 0 保持（但C＝0） ↑ 1 1 1 1 计数 表 2-1-1 7４LS160 的功能表 （其中，“↑”表示上升沿） 计数 脉冲 电 路 状 态 等效十进制数 输出 C Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 2 0 0 1 0 2 0 3 0 0 0 0 0 0