十字路口交通灯控制器.doc

1 设计任务描述
设计题目:十字路口交通灯控制器
设计要求
设计目的
(1)掌握十字路口交通灯控制器的构成、原理与设计方法;
(2)熟悉集成电路的使用方法。
基本要求
(1)设计一个具有三种信号灯(红、黄、绿)的十字路口交通灯控制器,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆留出时间停在禁行线外;
(2)主、支干道交替允许通行,主干道每次放行60秒,黄灯亮5秒;支干道放行20秒,黄灯亮2秒;
(3)各倒计时电路显示。
发挥部分
(1)行人指示灯显示
(2)盲人的音响提示
2 设计思路
交通灯是我们日常生活中所常见的,随着不同的时间自动更换不同颜色的灯是整个交通灯控制系统的主要部分,在生活中也经常能够看到,其便利之处在于能脱离人为的操控,实现了自动的目的。
我所设计的十字路口交通灯控制器由脉冲发生电路、分频电路,计数电路、译码显示电路、音响电路,整形电路,这五大部分组成,五个部分的分工协作实现了这个交通灯控制器系统的功能。
此系统的大致行程是人为预置一个时间,由脉冲电路发起,秒脉冲要的是1Hz作为脉冲计数,但是我所设计的脉冲产生源是由555多谐振荡器产生的脉冲,所以脉冲过高,因此我用三块十进制计数器,作为分频使用,其分频原理为前一个计数器计满它的一整个进制才会以进位端输出信号,将这个信号接入下一个计数器的CP,那么第二块计数器的计数频率就会降为f/x(f为振荡输出频率,x是进制数)从而达到分频效果。
为使该系统具有切换显示时间的功能,必须加入一个器件,其功能是如果倒计时达到了预置时间即跳到下个环节,即将倒计时计数器输出端OC传入一个由十进制计数器构成的三进制计数器,在倒计时显示时,要求显示器显示由预置端预置数开始倒计时,每次到“00”时都要切换到下一个预置数。十字路口主干道和支干道的连接是用秒脉冲信号和第一时间弹簧按钮组成。
我设计的音响电路是用555单稳态触发器和555多谐振荡器构成的,单稳态触发器的作用是给多谐振荡器提供一个持续的脉冲宽度,以保证其定时响铃。多谐振荡器的作用是产生不同的频率而实现不同的声音,因为人的耳朵多能听到声音的频率范围是20HZ到20000HZ,所以我选择500HZ和5000HZ,从而,达到不同的声音,是盲人能分辨出来。
3 设计方框图
显示器B
交通灯B
显示器A
交通灯A
显示器A
显示器A
译码器B
译码器A
计数器B
计数器A
控制器A
控制器B
秒脉冲信号
盲人音响
4 各部分电路设计及参数计算
秒脉冲产生电路
振荡器是整个电路的输出源,只有振荡器不停的工作才能保证电路中源源不断地脉冲信号输入,我采用的是555定时器组装改成的多谐振荡器,多谐振荡器是由两个单稳态触发器构成的,在总电源与振荡器之间加一个开关,当开关闭合后,电流输入,振荡器开始工作,并输出一定的脉冲信号,,选用电容C=µF为要求输出频率为1000Hz,内部比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
555多谐振荡器的逻辑电路
555多谐振荡器的工作波形图
分频电路

该课程设计要求为做一个倒计时计数器,所以计数器需要以1Hz作为CP脉冲信号作
为计数信号,而振荡器所产生的脉冲信号频率过高,所以我用三块十进制计数器,作为分频使用,其分频原理为前一计数器计满它的一整个进制才会从进位端输出一个进位信号,将这个信号接入下一个计数器的CP输入端,那么第二块计数器的计数频率就会下降,即原频率为F的话则这个计数器计数的频率就降为F/x(x是前一计数器的进制数)从而达到分频效果。
分频器的逻辑电路

集成计数器74160功能表
清零
预置
使能
时钟
预置数据输入
输出
RD
LD
EP
ET
CP
A
B
C
D
QA
QB
QC
QD
L
X
X
X
X
X
X
X
XX
L
L
L
L
H
L
X
X
A
B
C
D
A
B
C
D
H
H
L
X
X
X
X
X
X
保持
H
H
X
L
X
X
X
X
X
保持
H
H
H
H
X
X
X
X
X
计数
倒计时计数电路
14522可预置二—十1/N计数器,当按下弹簧开关时,高电平加到计数器的预置端,然后计数器就在时钟脉冲作用下进行减计数。
当个位计数器减到“0000”时,再输入一个时钟脉冲,就跳变为其最高位“1001”,