交通灯控制逻辑电路上交(2)

目 录

1 引言 ................................................................................................................................ 1

1.1功能要求 ............................................................................................................... 1 1.2总体方案设计 ....................................................................................................... 2 2 设计原理 ........................................................................................................................ 3

2.1白天工作模式 ....................................................................................................... 3 2.2夜间工作模式和总设计图 ................................................................................... 3 3 总体设计 ........................................................................................................................ 4

3.1单元电路 ............................................................................................................... 4

3.1.1 秒脉冲产生电路 ........................................................................................ 4 3.1.2 信号灯转化器 ............................................................................................ 5 3.1.3 JK触发器 ................................................................................................. 6 3.1.4 倒计时计数器 ............................................................................................ 7 3.1.5 倒计时计数器与信号灯转化器的连接 .................................................... 8 3.1.6 黄灯闪烁控制 ............................................................................................ 9 3.1.7 白天夜间模式转换 .................................................................................... 9 3.2时序仿真结果 ..................................................................................................... 10

3.2.1 白天工作模式 .......................................................................................... 10 3.2.2 夜间工作模式 .......................................................................................... 11

4 仿真软件简介 .............................................................................................................. 13 5 设计总结 ...................................................................................................................... 14 参考文献 ........................................................................................................................ 15 附录 ................................................................................................................................ 16

课程设计说明书

1 引言

随着世界范围内城市化和机动化进程的加快，城市交通越来越成为一个全球化的问题。城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求，道路堵塞日趋加重，交通事故频繁，环境污染加剧等问题普遍存在。目前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象，交通事故频发，这给人民的生命财产安全带来了极大的损失。如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。探究城市交通发展中存在问题的原因，无论是从宏观上还是从微观上分析，其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应。

城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序通过，都设有指挥信号灯。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。以下就一个简单的交通灯控制系统的电路原理、设计和仿真测试等问题来进行具体分析。

1.1功能要求

1、要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯按照上面的工作时序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态；

（1）南北和东西车辆交替进行，各通行时间24秒

（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁4秒，才可以变换运行方向

2、十字路口要有数字显示作为时间提示，以倒计时按照时序要求进行显示； 3、可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀状态

（选作：通行时间和黄灯闪亮时间可以在0-99秒内任意设定）

1.2总体方案设计

依据功能要求，交通灯控制系统应主要有秒脉冲信号发生器、倒计时计数器电路和信号灯转换器组成，原理框图如图1.1.1所示。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数器电路和黄灯闪烁点控制电路的标准时钟信号源。倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号灯转换器控制信号灯工作。倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

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秒脉冲发生器 倒计时计数信号灯转换器 器 图1-1 交通信号灯的逻辑框图

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白天工作模式 绿 黄 红 夜间工作模式 绿 黄 红

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2 设计原理

2.1白天工作模式

南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，各亮20s

南北方向红灯亮4s，东西方向黄灯闪烁4s 图2-1 示信号灯白天工作模式

南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，各亮20s 南北方向黄灯闪烁4s，东西方向红灯亮4s 2.2夜间工作模式和总设计图

南北东西各方向黄灯亮，每秒闪动一次，其它灯不亮。所以总设计图为下图所示

东西信号灯 南北信号灯 系统组合逻辑电路 电路 计数器 工作方式控制开关 分频器 秒脉冲产生电图2-2 总设计图

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3 总体设计

3.1单元电路

3.1.1秒脉冲产生电路

秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的进度决定了计时器的准确度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最佳电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。 振荡周期与频率的计算公式为：T=(R1+2R2)Cln2=0.7(R1+2R2)C,电源电压为Vcc=12V，其中电路图中C1的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，课程设计中要求输出T=1S，选取电容为C=10nF，R1=28.86MΩ，根据振荡周期计算，选择电阻R2=57.72MΩ。用multisim进行仿真，仿真图如图所示：

图3-1 555构成的多谐振荡器

此电路就可以产生脉冲频率为1赫兹的脉冲。 以下对555定时器进行简介：

NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE555的是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

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