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交通信号灯课程设计(红绿灯)

交叉口由一条主干道和一条支干道的交叉口组成。为保证车辆安全快速通行,交叉口各人口设置红、绿、黄三色信号灯。

(1)用红、绿、黄三色发光二极管制作信号灯,用传感器或逻辑开关代替传感器检测车辆是否到达,设计制作交通灯控制器。

(2)由于主干道车辆较多,枝干道车辆较少,主干道往往允许通行,只有当主干道有车辆时才允许通行。当主干道允许通过绿灯时,主干道将亮红灯。当主干道允许通过绿灯时,主干道将亮红灯。

(3)主干道和支干道有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行45s,每次放行25条支干道s。设立45s和25s计时显示电路。

(4)每次从亮绿灯到红灯的转换过程中,应亮25s黄灯作为过渡,使车辆有时间停在禁止线外。s计时显示电路。

交通灯控制:

(1)主干道亮绿灯时,支干道亮红灯,主干道通车45秒。

(2)主干道亮红灯时,支干道亮绿灯,支干道通车25秒。

(3)转换时,绿灯先变黄,5秒后变红,另一条路的红灯再变绿。

(1)实现主干道,支干道显示的灯不同,两干道显示的数字管可同时连接到同一计数器上,实现45s,25s倒计时。

(2)减计数器可用于实现倒计时功能。

(3)可以使用秒发生器实现按秒周期计时。

555 定时器是一种多用途模拟和数字混合集成电路 ,在波形的产生和变换、控制和检测、家用电器和电子玩具等领域得到了应用 。555定时器驱动能力强,能吸收输出200mA电流。555 定时器功能多样 ,应用广泛 ,单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路只要外部配备几个阻容元件。电路由一个 555 芯片由两个电阻和两个电容组成 ,通过电阻给电容 C充放电过程产生振荡 ,输出矩形脉冲。

时钟脉冲产生电路是一个 555 定时器构成多谐振荡器,脉冲周期为 T= (2R2 R1) Cln2

定时器由与系统秒脉冲(由上述时钟脉冲生成器提供)同步的计数器组成,要求计数器处于状态信号ST在作用下,先清零,然后在时钟脉冲上升沿的作用下,计数器从0开始加1计数,为控制器提供定时信号。

图1555定时器

同步十进制可逆计数器具有同步预置端和异步清除端,无需外部电路即可直接级联。借位和进位输出端可以级联递增和递减,使用方便。

表1 功能表

基于74LS192实现倒计时数字钟设计,23时59分59秒,59分59秒 秒,电路还可以实现零、校时、报时等功能。本文重点介绍了秒计数和分计数的实现,以及实现过程中存在的问题、原因和解决方案。

(1)74LS192是双时钟十进制可逆计数器。

◆A、B、C、D高电平对输入端有效。

◆LOAD为置数端,低电平有效。

◆CLR高电平有效清除零端、复位端。

◆UP对于加计数端,上升沿有效。

◆DOWN为了减少计数端,上升沿是有效的。

◆OA、OB、OC、OD为输出端。

◆BO借位输出。&nbs;                         

   ◆CO为进位输出。                                   

    (2)由74LS192构成的25秒与45秒与5秒计数器电路如图所示:

图2  74LS192计数器控制电路

       左侧的74LS192芯片为计数器的十位,右侧的 74LS192芯片为计数器的个位,个位和十位计数器的四个输出端接到数码显示管的四个引脚上。位数的74LS192芯片的DOWN端接的是1HZ时钟脉冲,即可倒计时。该芯片低电频有效,所以芯片的UP端和LOAD端接 5V VCC电源。BO为借位端接作为十位数的 74LS192芯片的DOWN端。该计数器是由四位二进制数实现的。25秒计数器十位为2,个位为5,十位转换为二进制数就是0100,个位为1010,所以十位B接高电平,A、C与D接地,个位A、C接高电平,B、C接地。需要倒计时,UP上升沿有效,个位十位UP接高电平。CLR为清零端,高电平有效,但是此计数器不需要清零,所以接地。

    45秒计数器与25秒计数器原理相同。45秒计数器十位为4,个位为5,十位转换为二进制数就是0010,个位为1010,所以十位C接高电平,A、B与D接地。个位与25秒计数器一致。

       计数电路部分只能实现计数功能,并不能控制红绿灯的闪烁功能,为了实现该功能,该电源电路由1片74ls160和1片74ls138芯片组成,由于题目要求有4种计数状态(45s-5s-25s-5s),由74ls160记录计数电路倒计时完成后的4种状态,使用74LS169十进制计数器构成三进制的加法计数器,同时组合74LS138数据选择器及与非门控制三个颜色交通灯的亮与灭。

图3 仿真图

       由于传感器开关易受到周围环境的影响,实验结果不适合展示,因此仿真与实物采用六脚开关代替传感器开关,开关打开即模拟支路无车,一直显示红灯,关闭即支路来车,与主干道红绿灯显示相联系,感应电路如下图4。

图4 仿传感器电路

       系统仿真电路图展示如下图5。

图5 整机电路图

        实物焊接采取锡焊、飞线、杜邦线连接等三种形式,可更好地提高空间利用率,利用排针加杜邦线连接关键电路,具有较高的容错率,出现错误时纠正方法较为简单,实物展示图如下:

图5 实物展示

工程文件见:交通信号灯设计(红绿灯)-单片机文档类资源-CSDN下载

 

标签: 阻容电容传感器

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