1、1 目 录 1 设计任务及指标 1 2 交通灯控制电路分析 2 2.1 交通灯运行状态分析 .2 2.2 电路工作总体框图 .3 2.3 方案比较 .3 3 交通灯控制电路设计 4 3.1 电源电路 4 3.2 脉冲电路 4 3.3 分频电路 6 3.4 倒计时电路 6 3.5 状态控制电路 8 3.6 灯显示电路 9 3.7 总体电路图 11 4 实验数据和误差分析 12 5 课程设计的收获、体会和建议 13 6 致谢 16 7 参考文献 17 8 附录 18 2 1 设计任务及指标 设计一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路。 要求如下： （1）南北方向（主干道）车道和东西方向（支
2、 干道）车道两条交叉道路上的车辆 交替运行，主干道每次通行时间都设为 30s、支干道每次通行间为 20s； （2）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用 显示器进行显示（采用倒计时的方法） ； （3）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮 5s 钟，才能变换运行车道； （4）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次； （5）同步设置人行横道红、绿灯指示。 （6）设计相关提示：所设计的交通路口为一十字路口，不涉及左右转弯问题。 3 2 交通灯控制电路分析 2.1 交通灯运行状态分析 交通灯控制电路，要求每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组 时间到计时显示。一个方向绿灯、
3、黄灯亮时，另一个方向红灯亮。每盏灯顺序点亮，循 环往复，每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。交通灯的运行状态共有四种，分别为： 状态 0：东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道， 人行道禁止通行。 状态 1：东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道， 人行道禁止通行； 状态 2：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮， 车道，人行道通行； 状态 3：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮， 车道，人行道缓行； 4 种状态循环往复， 并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值 之和
4、。交通灯电路的具体运行状态框图如图 2.1(人行道交通灯未标明)所示： 图 2.1 交通灯运行状态分析图 北 4 2.2 电路工作总体框图 交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图 2.2 所示，有电源电路，脉冲电路，分 频电路，倒计时电路，(交通灯)状态控制电路，灯显示电路。 图 2.2 交通灯控制电路功能模块框图 2.3 方案比较 从交通灯控制电路功能模块框图可知在倒计时电路，状态控制电路，灯显示电路这 三块电路产生设计分歧。所以实现交通灯控制电路可以有 2 种方案： (1)先设计出让交通灯按 4 种状态循环变换的灯显示电路，再通过灯的状态控制倒计 时显示器的显示的功能； (2)先设计让倒
5、计时显示器按规律运行的电路，再通过倒计时电路的信号来控制交通 灯按 4 种状态循环变换； 方案 1，2 均符合设计的要求，但通过具体实践和分析方案 1 显示电路需要比较多的 芯片，其电路不是太复杂，但是过程比较繁琐。而方案 2 让显示电路来控制灯的发亮， 这样显示电路就不受其他信号的影响，并且通过显示电路来控制交通灯的状态变换比较 容易。综上所述，选择方案 2 来设计具体的电路。 脉冲电路 分频电路 倒计时电路 显示器 状态控制电路 灯显示电路 电源电路 供电 5 3 交通灯控制电路设计 3.1 电源电路 电源电路主要由整流、滤波、稳压三部分组成，用于供给数字电路的工作电源。 整流部分由变压器
6、与整流桥 KBP210G 组成。220V、50Hz的交流输入经过变压器之 后，输出 9V、50Hz 的交流电压。该电压输入整流桥，整流桥由四只整流二极管接成电 桥的形式组成。整流桥输出 8.1V 的直流电压。 滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，由 1mF 的电容组成电容滤波电路。电容 滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小，适合负载电压较高，负载变动不大的 场合。 稳压电路用于稳定电压的输出，由三端集成稳压器 L7805 和电容组成。C2、C3 用来 实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，C4 用于减少 稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。 图 3.1 稳压电源 3.2 脉冲电路 利用 555 定时器为主组成多谐振荡器，输出 4Hz的矩型方波，实现脉冲电路功能。 555 定时器的原理图如图 3.2 所示，功能表如表 1 所示： 6 图 3.2 555 定时器原理图 表 1 555 定时器功能表 输入 输出 阀值输入( 1I v) 触发输入( 2I v) 复位( D R) 输出( o v) 放电管 T 0 0 导通 2 3 c
