交通灯控制电路设计仿真--上海大学课程设计报告.docx

电子技术课程设计报告 ——交通灯控制电路设计与仿真 魔都大学机自学院自动化系 电气工程及其自动化 姓名:水源蓝翼sky 学号:1314521 指导老师:徐昱琳 2014年6月26日 Content 一． 设计任务及要求 二． 设计思路，步骤及仿真调试 a) 题意分析及构造框架 b) 灯显示电路的设计及仿真调试 c) 状态控制电路设计及仿真调试 d) 定时器电路的设计及仿真调试 e) 脉冲电路的设计与仿真调试 三． 小结 一、 设计任务及要求： 设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路，其要求如下： 1.一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，并且主干灯亮的时间不少于60 S； 2.当主干道绿灯亮超过60 S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S； 3.每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。 二、 设计思路步骤及仿真调试 a) 题意分析与框架构造 系统由控制器和处理器组成，控制器接受外部系统时钟和传感器信号。处理器由定时器和译码器组成。定时器能向控制器发出60s，30s或5s定时信号，译码器显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号。根据题目要求画出系统框图。 其中： TL:主干道绿灯亮的最短时间间隔，不少于60s或者支干道绿灯亮的最长时间间隔，不多于30s。此时TL=1，否则TL=0; TY：表示黄灯亮的时间间隔为5s，此时TY=1，否则，TY=0. TS：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个工作状态的定时。 b) 灯显示电路 设主干道绿灯、黄灯、红灯分别为G1、Y1、R1；支干道绿灯，黄灯、红灯分别为G2、Y2、R2，并且均用0表示灭，1表示亮. 交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别表示。 S0状态：主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，支干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够60秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 S1状态：主干道黄灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 S2状态：主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够30秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 S3状态：主干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 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、10、11，并分别用 表示，则控制器的工作状态及功能如表1、2所示，控制器应送出主、支干道红、黄、绿灯的控制信号。 状态 状态编码 00 01 11 10 对应的有四种输出状态：（同时，根据要求，我们也可加上定时器的对应状态） 真值表 主干道 支干道 TL TY TS(TL状态发生变化的时刻) G1Y1R1 G1Y1R1 S0 00 100 001 1 0 1 S1 01 010 001 0 1 1 S2 11 001 100 1 0 1 S3 10 001 010 0 1 1 TL与TY是状态转换的条件。所以可作出下面的转换图： 可采用4位二进制计数器74HC161实现控制器的四个状态循环。当倒计时计数值为01时T1=1，作为74HC61的计数使能信号。 状态 QBQA G1Y1R1 G2Y2R2 S0 00 100 001 S1 01 010 001 S2 11 001 100 S3 10 001 010 如下图所示，利用D触发器，与门以及非门的组合形成主干道与支干道的灯显示电路图： 图（b）灯显示电路 c）状态控制电路 用与非门和非门以及D触发器画出下图： 图c：状态控制电路 d）定时器电路的设计 十字路口的计时提示，有助于路人更好的观察时间，具体设计如下所述：这里我选择的是加计数器74LS163D。由于主干道与支干道的计时时间不一样，并且都大于10s，主干道60s，支干道30s，所以然后选择了4个数码管。如下图所示，上面两个数码管表示的是主干道的计时工作，左边表示个位数，右边表示十位数，它们都采用了置0法。对于