数电交通灯设计.doc

PAGE 2 - 数字电路课程设计 交通信号灯控制器 班 级 通信0902 姓 名 赵智越 学 号 2009001367 同组人 赵勇 一．设计方案部分 (一) 设计要求 由一条 主干道和一条支干道的汇合点形成交叉十字路，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉道口的每个入口处设置了红、绿、黄三色灯。红灯禁止通行，绿灯亮允许通行；黄灯亮则使行驶中的车辆有时间停靠到禁止线外。 在主干道和支干道均设有车辆检测传感器，用以检测道路是否有车辆 当主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45s,支干道每次放行25s，设立45s和25s计时显示电路。 在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换中间，要亮5s的黄灯作为过渡。 （二）设计方案 交通信号灯控制器系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器三部分组成。其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号，通过定时器向控制器发出三种定时信号，使相应的发光二极管发光。 其中控制器是核心部分，由它控制定时器和译码器的工作，秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟信号。 图中TL、TS、TY为定时器的输出信号，ST为控制器的输出信号。MG、MY、MR分别表示主干道绿、??黄、红三色灯，NG、NY、NR分别表示支干道绿、黄、红三色灯。 　　　当某车道绿灯亮时，允许车辆通行，同时定时器开始计时，当达到指定时间时，TL输出为１，否则TL输出为０； 　　　当某车道黄灯亮后，定时器开始计时，当计时到５秒时，TY输出为１，否则TY＝０； 　　　当某车道红灯亮时，定时器开始计时，当计时到指定时间时，TS输出为１，否则TS＝０。 因此，用定时器分别产生三个时间间隔后，向控制器发出“时间已到”的信号，控制器根据定时器的信号，决定是否进行状态转换。如果肯定，则控制器发出状态转换信号ST，定时器开始清零，准备重新计时。 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，分别用S0、S1、S2、S3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，主干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够规定的时间后，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，主干道红灯亮，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。当主干道黄灯亮够规定时间后，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，当支干道绿灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。 S3状态：支干道红灯亮，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。当支干道红灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态S0状态。 S0、S1、S2、S3状态分别分配状态编码为00、01、11、10，由此得到控制器的状态，如表1，表2所示。 表1.状态转换表 状态 主干道 支干道 时间（s） S0 绿灯亮，允许通行 红灯亮，禁止通行 45 S1 黄灯亮，停车 红灯亮，禁止通行 5 S2 红灯亮，禁止通行 绿灯亮，允许通行 25 S3 红灯亮，禁止通行 黄灯亮，，停车 5 图2画出了控制器的状态转换图，其中TL、?TS、TY为控制器的输入信号，ST为控制器的输出信号。 定时器的设计： 定时器由与系统秒脉冲同步的计数器74161级联构成，时钟脉冲上升沿到来时，在控制信号ST作用下，计数器从零开始计数，并向控制器提供M5、M25、M45信号，即TY、TS、TL的时间信号。 当系统处于S0状态为满足支干道绿灯亮够45秒，要将M45的输出端反馈到使能端EP、ET，使它记到44时停止计数，然后转换到S1状态。而且要求计数器在状态转换信号ST的作用下，首先清零，然后开始计数，电路如图4所示。 2.3.控制器的设计： 列出状态转换表，如图所示。选用两个触发器作为时序寄存器产生四种状态，控制器的转换条件为TL、TY及TS，当控制器处于Q1nQ0n = 00 状态时，如果TL=0，则控制器保持在00状态；如果TL=1，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1=01状态。这两种情况与条件TY和TS无关，所以无关项用“×”表示。其余情况依次类推，同时列出状态转换信号ST。 逻辑赋值后的状态表 Q1n Q2n TL TS TY Q1n+1 Q2n+1 说明 0 0 × × × 0 0 维持S0， 0 0 0 × × 0 0 0 0 1 × × 0 1 由S0