電工與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制器

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1、長(zhǎng)安大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制器專業(yè)汽車運(yùn)用工程工程班級(jí)姓名王雨晴指導(dǎo)教師日期2015-6目錄一?、課題名稱與技術(shù)要求二、摘要三、總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇四、設(shè)計(jì)方案的原理框圖、總體電路圖、接線圖及說明五、單元電路設(shè)計(jì)、主要元器件選擇與電路參數(shù)計(jì)算六、收獲與體會(huì)、存在的問題七、參考文獻(xiàn)八、附件（元件材料清單）一?、課題名稱與技術(shù)要求1、課題名稱：簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制器2、主要技術(shù)指標(biāo)和要求：（1）定周控制：主干道綠燈45秒，支干道綠燈25秒；（2）每次由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)，應(yīng)有5秒黃燈亮作為過渡；（3）分別用紅、黃、綠色發(fā)光二級(jí)管表示信號(hào)燈；二、摘要交通運(yùn)輸是國家經(jīng)

2、濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，日常出行也是我們生活中不可或缺的一部分。確保道路交通順暢與安全的重要性不言而喻。在確保十字路口的交通秩序工作中，信號(hào)燈扮演了極其重要的角色。交通信號(hào)控制系統(tǒng)是用來自動(dòng)控制十字路口紅黃綠三色的電子系統(tǒng)。交通燈簡(jiǎn)易交通信號(hào)燈控制器利用555秒脈沖發(fā)生器提供秒脈沖信號(hào),通過CP輸入。主控制器由一塊74LS161組成一個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別在45S,50S,75S,80S,通過驅(qū)動(dòng)控制裝置來控制主干道與支干道中綠、黃、紅發(fā)光二極管的亮滅及其持續(xù)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主干道與支干道交通信號(hào)的控制。三、總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇方案一：十字路口每個(gè)方向的綠、黃、紅燈所亮的時(shí)間比例分別為9

3、：1：5，所以，可以選擇計(jì)數(shù)器為5s的脈沖。因?yàn)槊?s一個(gè)時(shí)間單位，所以計(jì)數(shù)器的工作循環(huán)為16，應(yīng)選擇一個(gè)十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器來控制，故選擇74LS161四位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再加上相應(yīng)控制器來配合，達(dá)到計(jì)數(shù)器分別在9、10、15、16翻轉(zhuǎn)的目的。方案二：本方案主要由主控制電路和秒脈沖發(fā)生器組成，其中主控制電路包括：主控制器、清零裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、信號(hào)燈裝置及一些邏輯門。主控制器中采用兩塊74LS290二-五-十進(jìn)制來實(shí)現(xiàn)八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒脈沖發(fā)生器由555秒脈沖發(fā)生器負(fù)責(zé)提供脈沖信號(hào)。接通電源瞬間，清零裝置將主控制器清零，緊接著，主干道綠燈和支干道紅燈打開，其余主、支道燈關(guān)閉。秒脈沖

4、傳送到控制器，主控制電路在45s到，50s到，75s到，80s到分別產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號(hào)，從而改變主、支道綠、黃、紅燈的開閉持續(xù)時(shí)間，繼而實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制。方案三：十字路口車輛通行情況只可能有4種情況，可以依次用S0=00,S1=01,S2=10,S3=11,L來記憶交通燈的工作情況。分別對(duì)這四種情況進(jìn)行編碼，得到轉(zhuǎn)換圖，顯然這是一個(gè)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以采用J-K觸發(fā)器74LS107來構(gòu)成，控制電路。經(jīng)過比較，我選擇方案一，因?yàn)榉桨敢槐容^容易理解設(shè)計(jì)思路比較清晰，主控制器用的是十六進(jìn)制74LS161計(jì)數(shù)器，該元件在電工實(shí)驗(yàn)中使用過，比較熟悉，比案二、三更容易實(shí)現(xiàn)。而方案三中器件我不太熟悉

5、，所以最終我們選方案一。四、設(shè)計(jì)方案的原理框圖、總體電路圖、接線圖及說明1、設(shè)計(jì)方案原理框圖（圖1）2、設(shè)計(jì)方案總體電路圖（圖2）次干道紅綠燈主干道紅綠燈主控制器組合邏輯電路計(jì)數(shù)器（十六進(jìn)制）脈沖信號(hào)（T=5s）JK觸發(fā)器圖1.設(shè)計(jì)方案原理框圖A0A1A2A3￣￣EPETLDRDVcc=5V74LS161CP555定時(shí)器脈沖信號(hào)發(fā)生器51483762470uFQ3Q2Q1Q0&JK觸發(fā)器CP&JK觸發(fā)器CP&JK觸發(fā)器CP&JK觸發(fā)器CP綠1黃1紅1黃2紅2JK觸發(fā)器綠2KJKJKJKJJK低電平清零信號(hào)≥1圖2.總體電路圖（**說明：JK觸發(fā)器的K端懸空代表高電平，且JK觸發(fā)器

6、為下降沿觸發(fā)。紅1、黃1、綠1表示主干道信號(hào)燈，紅2、黃2、綠2表示次干道信號(hào)燈。工作前RD端先接低電平清零。）3、電路原理簡(jiǎn)要說明：電路的脈沖信號(hào)由CB555定時(shí)器組成的多諧振蕩器外接上合適的電容C和電阻R組成，可以產(chǎn)生T=5s的矩形波，該信號(hào)輸入計(jì)數(shù)器74LS161（十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器）進(jìn)行計(jì)數(shù)并通過Q3Q2Q1Q0輸出二進(jìn)制數(shù)。在組合邏輯電路作用下分別在0（0s）、9(5*9=45s)、10(5*10=50s)、15(5*15=75s)時(shí)對(duì)JK觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)（或置零）使相應(yīng)二極管發(fā)光，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的功能。五、單元電路設(shè)計(jì)、主要元器件選擇與電路參數(shù)計(jì)算Vcc1、脈沖信號(hào)發(fā)生電路：U

7、0圖3.CB555定時(shí)器電路470uF圖4.CB555定時(shí)器接線圖按照?qǐng)D4.接好電路，可知脈沖信號(hào)周期T=tp1+tp2=ln2(R1+2R2)C令T=5s，則可取R1=R2=5.1KC=470uF.將R1=R2=5.1K，C=470uF按要求接入電路，在U0端即可輸出T=5s的矩形脈沖波。2、十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路：圖5.計(jì)數(shù)器接線圖圖6.74LS161管腳圖將脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)接在CP端，置數(shù)端接地，EP、ET、LD、RD端均接高電平，在Q3Q2Q1Q0端即可得到0-1