(毕业论文)交通灯控制逻辑电路设计任务书.doc

唐山学院
数字电子技术课程设计
题目交通灯控制逻辑电路设计
系(部) 信息工程系
班级
姓名
学号
指导教师
2013 年 07 月 02 日至 07 月 08 日共 1 周
2013年 07 月 04 日
课程设计成绩评定表
出勤
情况
出勤天数
缺勤天数
成
绩
评
定
出勤情况及设计过程表现(20分)
课设答辩(20分)
说明书(20分)
设计成果(40分)
总成绩(100分)
提问
(答辩)
问题
情况

综
合
评
定
指导教师签名:
年月日
目录
1引言 1
1
1
2 设计原理 2
3 总体设计 3
3
3
JK触发器 3
倒计时计数器 4
6
黄灯闪烁控制 6
秒脉冲产生电路 6
9
时序仿真结果 9
9
10
4 仿真软件简介 11
5 总结 12
参考文献 13
附录1 器件明细表 14
附录2 仿真电路图 15
1引言
城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过,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。因此如何采用合适的方法,使交通信号灯的控制与交通疏导有机结合,最大限度缓解主干道与匝道、城市同周边地区的交通拥堵情况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门以待解决的主要问题。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。

要求东西、南北方向的红、黄、绿灯按照下面的工作时序进行工作:
(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
(3)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;
(4)可以手动调整和自动控制,夜间为黄灯闪耀状态

东西方向

G Y R
G

依据功能要求,交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器、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所示。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数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,这两个信号经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。
秒脉冲发生器
倒计时计时器
信号灯转换器
南北方向

G Y R
图1-1 交通信号灯的逻辑框图
2 设计原理
设计交通信号灯白天的工作模式如图2-1所示:
南北方向黄灯亮,东西方向红灯亮4秒
南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮20秒
南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮 20秒
南北方向红灯亮,东西方向黄灯亮4秒
图2-1 信号指示灯白天点亮流程图
夜晚的工作方式是:南北东西各方向黄灯亮,且每秒闪动一次,其他灯不亮,因此总的设计框图如图2-2所示:
东西信号灯
南北信号灯
组合逻辑电路
计数器
分频器
秒脉冲产生电路
系统电源
工作方式控制开关
图2-2 整体电路设计框图
根据交通灯的性能要求以及整体电路图,设计本次课程设计的交通灯电路。
3 总体设计


信号灯状态与车道运行状态如下:
S0:东西方向车道的绿灯亮,车道通行;南北方向车道的红灯亮,车道禁止通行;
S1:东西方向车道的黄灯亮,车道缓行;南北方向车道的红灯亮,车道禁止通行;
S2:东西方向车道的红灯亮,车道禁止通行;南北方向车道的绿灯亮,车道通行;
S3:东西方向车道的红灯亮,车道禁止通行;南北方向车道的黄灯亮,车道缓行。
用以下6个符号来分别代表东西(A)、南北(B)方向上个灯的状态:
GA=1: 东西方向车道绿灯亮;
YA=1:东西方向车道黄灯亮;
RA=1:东西方向车道红灯亮;
GB=1:南北方向车道绿灯亮;
YB=1:南北方向车道黄灯亮;
RB=1:南北方向车道红灯亮。
实现信号灯的转换有多种方法,现采用比较典型的方法进行设计,实现信号灯的转换工作。
JK触发器
若选用JK触发器,设状态编码为S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出为Q1,Q2,则其与信号灯状态关系如表3-1所示。
表3-1 状态编码与信号灯关系表
现态