数电课程设计--交通灯控制器 (2)

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1、- 1 - 1 交通灯控制器交通灯控制器 一一 设计任务与要求设计任务与要求 1在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是 绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯。 2设置一组数码管，以计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一 个方向上绿灯亮的时间为 20 秒，另一个方向上绿灯亮的时间是 30 秒，黄灯亮的 时间都是 5 秒。 3当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行， 倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。 4用两组数码管实现双向到计时显示。 二二 方案设计与方案设计与论证论证 方案一方案一 用用数电电子技术来实现

2、交通灯控制数电电子技术来实现交通灯控制 1 1分析系统的逻辑功能，画出其框图分析系统的逻辑功能，画出其框图 交通灯控制系统的原理框图如图 1 所示。它主要由控制器、定时器和秒脉冲 信号发生器等部分组成。 秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信 号源，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器，数码管和二极管的工作。 图 1 方案一原理图 主控部主控部 分分 秒脉冲发生秒脉冲发生 器器 交通灯交通灯 倒计时控制倒计时控制 部分部分 数码管显示数码管显示 反馈反馈 控制控制 - 2 - 2 2 2分析系统的状态变化，列出状态转换表分析系统的状态变化，列出状态转换表 （1）主干道绿灯亮，支干道

3、红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行， 支干道禁止通行。 （2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车辆停止通 行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。 （3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车 辆允许通行。 （4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上未过 停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。 交通灯以上 4 种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。 设控制器的四种 状态编码为 00、01、11、10，并分别用 S0、S1、S3、S2 表示，则控制器的工作 状态及功能如下表所示： 控制状态 信号灯状态 车道运行状态

4、S0（00） 主绿，支红 主干道通行，支干道 禁止通行 S1（01） 主黄，支红 主干道缓行，支干道 禁止通行 S3（11） 主红，支绿 主干道禁止通行，支 干道通行 S2（10） 主红，支黄 主干道禁止通行，支 干道缓行 表 1 状态转换表 方案二方案二 用单片机技术来实现交通灯控制用单片机技术来实现交通灯控制 用单片机技术来来实现交通灯控制是最容易实现的，而且该电路可靠性也 很高，但是这是要求设计者要有单片机编程的基础上才能完成设计。 比较：因为单片机我们还没学，故我们选用方案一。 三三 单元电路设计与参数计算单元电路设计与参数计算 1 1 秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路 1 1） 电路原理

5、图电路原理图 通过 555 芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生周期不同的方 波脉冲，即不同的频率脉冲。课程设计需要秒脉冲，利用 2 个电容，2 个电阻。 - 3 - 3 图 2 脉冲产生电路 1.1. 参数计算参数计算 脉冲输出部分为 555 时基芯片构成的多次谐波震荡器，电路原理如图 3-1： 其中器件参数分别为 R1=4.7k，R2=150k，C1=4.7F，C2=0.01F。产生的时 钟脉冲为周期 T=1s 的方波。 电容 C1 充电时，暂稳态持续时间为 tw1=0.7(R1+R2)C=0.7(150k+4.7k) 4.70.5s 电容 C1 放电时，暂稳态持续时间为 tw2=

6、0.7R2C=0.7150k4.70.5s 因此，电路输出矩形脉冲的周期为 T= tw1tw21s 输出占空比为 q= tw1/T50% 2 2 红绿灯（发光二极管红绿灯（发光二极管）显示电路）显示电路 红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输出（A 和 B）决定了主干道和支干道的红绿灯的亮灭情况。 如灯亮用 1 表示，灯灭用 0 表示，则有，如下表 A B 主红 主黄(Y) 主绿(G) 支红 支黄(y) 支绿(g) 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 表 2 红绿灯状态显示表 - 4 - 4 所以，R=A Y=AB G=AB r=A y=AB g=AB 图 3 红绿灯显示电路 3 3 计时部分电路计时部分电路 1. 1. 计时器状态