电子课程设计-交通信号灯设计.ppt

* * 交通管理系统的设计 信号灯：红、黄、绿 时间牌：显示时间 东 西 南 北 1. 设计要求 （1）红绿灯管理 ①东西绿，南北红； 东西红，南北绿。 ②“自动/手动”开关对信号灯的控制 “自动”时：东西方向或南北方向红绿信号应能每隔一定时间交替地显示，红绿信号灯显示时间相等，且显示时间能在20秒－60秒范围内按10秒间隔由人工设定。在交替之前，从第五秒开始黄灯以2HZ频率闪动至交替时结束。 “手动”时：应能人工控制两个方向的红绿灯的交替显示（交替前不要求黄灯闪动）。由“手动”转入“自动”时，红灯或绿灯先转至何方向无要求。 （2）时间牌的管理 当“自动/手动”开关由“手动”转入“自动”时， 时间牌应从设定值开始，按秒显示之后在任一 时刻至本次红绿信号交替时刻之间的时间。 当“自动/手动”开关打在“手动”位置时，或“紧急”开 关或“灭灯”开关有效时，时间牌数码管应熄灭。 设计框图 4 减计数器 2 3 5 6 红黄绿 信号灯 信号灯 控制器 手动/自动 选择 时间初 值设定 控制器 时间显示 （数码管） 脉冲产生 与分频 数码管 驱动器 1 2. 交通管理系统原理设计 (1) 控制器 考虑到本系统运行在“自动”时，有多个环节的运作与东西南北方向通行的倒计时（对时钟脉冲作减计数）有关。例如，减计数至小于等于5秒，黄灯闪动；减计数至0秒，红绿灯交替并读入设定值；减计数至当前值，时间牌显示等。因此，选减计数型控制器是合适的。具体应选用输出是两位BCD码的减计数器。 减计数至小于等于5秒，黄灯闪动。这意味着，应能将01－05秒从计数结果中识别出来，故应有“5秒译码电路”承担对01－05秒的译码任务；并有“黄灯闪动控制电路”控制黄灯的闪动。 减计数至0秒，红绿灯交替。与以上分析类似，应有“00秒译码电路”承担对00秒的译码任务；并有“红绿灯交替控制电路”控制红绿灯的交替。 减计数至0秒，读入设定值，故应利用“00秒译码电路”的输出，使计数器的置数端有效，以读入设定值。 (2)时间初值设定 设定值分20秒－60秒五档，故应有“设定值读入电路”，能根据开关的选位，给出相应的设定值。 (3)脉冲产生与分频 时间牌按秒显示，黄灯每秒闪动2次，时间牌动态显示，故应有“64Hz高频信号、秒脉冲和半秒脉冲发生器”。 (4)时间显示及数码管驱动器 应有“时间显示电路”，承担计数结果的显示任务，包括：译码、驱动和高位灭0等。 (5)红黄绿信号灯及信号灯控制器 应有“信号灯驱动电路”，承担驱动信号灯（红、黄、绿灯）发光的任务；信号灯控制器，控制红黄绿灯的交替工作。 (6) “手动/自动”选择电路 能根据“手动/自动”开关的选位，选择“自动显示”或“手动显示”信号，去控制红绿灯及数码牌的显示。 减计数控制器 时间显示 5秒译码 00译码 黄灯显示 控制 红绿交替 控制 自动显示 手动显示 自动/手动 选择 信号灯驱动 +5V +5V f 3 =1H Z f 2 =2H Z f 2 =2H Z CP LD 灭牌 灭牌 自动 手动 东西红 南北红 初值设定 05 01 ~ 00 交通管理系统电路原理控制框图 秒脉冲 半秒脉冲 发生器 64Hz f1=64Hz （1）减计数控制器 时间显示按十进制数规律变化，可考虑选用BCD码输出的减计数器-74LS192。 A B C D LOAD CLR UP DOWN QA QB QC QD BO CO 74LS192 两片减计数器的连接？ 可先将两片串接为100进制减计数器，在此基础上，可进一步设计为其他进制计数器。 3. 单元电路的设计 （2）秒脉冲（1HZ）、半秒脉冲(2HZ)和64Hz 64HZ脉冲发生电路：555定时器构成的多谐振 荡器，注意电阻、电容参数的设置；2Hz可由64Hz 分频得到；1HZ可由2Hz分频 （3）初值设定电路 显示时间：20－60s范围内按每10s由人工设定，初值设定电路至少要输入5个初始值。设计时将计数器的高位片接初值设定电路，低位片的初值置0，这样就可以设定20、30、40、50、60这几个初始值了。 在减计数器的输入端由开关直接设定初值。 用单刀多掷开关和编码器组成初值设定电路。 （4）时间显示电路（动态显示） 显示译码器可采用7448，时间显示电路用来 显示计数器的输出结果，因为显示的时间为2位， 采用2位7段数码管显示，数码管前面需加显示译码电路（如7448）。由于要求采用动态显示，动态显示是要求用一个显示译码器驱动2个7段数码管。 （5）5秒译码和00译码电路 按设计要求，减计数至小于等于5s，黄灯闪动。这意味着，系统能将01－05