实验八 交通灯控制电路的设计.ppt

实验八交通灯控制电路的设计
一、实验目的
训练、掌握数字系统的综合设计方法;以及对各基本电路的功能运用和测试方法。
学****调试各个基本电路之间存在的问题,掌握各个基本电路之间级连和应当注意的事项;熟悉各基本电路的输入与输出应满足的条件。正确理解电路中各参数的意义。
学会在数字系统中正确使用数字集成电路。学会查阅、读懂数字集成电路手册。
进一步熟悉数字逻辑实验箱及其他仪器的使用方法。弄懂所用仪器在电路中的作用。
二、意义
为保证交通次序和行人安全,在一些重要交通地段的十字交叉路口安装有交通灯。交通灯的颜色有红、黄、绿三种,当红灯亮时,表示该方向道路上的车辆或行人禁止通行;黄灯亮时,表示该方向道路上的行人禁止通行以及未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮时,表示该方向道路上的车辆或行人允许通行;交通灯控制电路自动控制十字交叉路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,有序的指挥各种车辆和行人安全通行。
实验八交通灯控制电路的设计
三、设计任务与要求
⑴.设计一个十字交叉路口交通灯自动控制电路,要求主干道和支干道两条交叉道路上的车辆交替行驶通过,每次通行时间可任意设定,现规定设为25秒。
⑵.在黄灯亮过5秒钟后,才能变换车辆通行道路方向及行人允许通过道路的方向。
⑶.在黄灯亮时,每秒钟闪亮一次,同时人行通道(斑马线)旁的报警喇叭也每秒钟响鸣一声。
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四、设计原理与分析

交通灯控制系统的原理框图如图8-1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲信号发生器是系统中定时器的标准时钟信号源,译码器输出两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。图中的:TL:表示主干道或支干道绿灯亮时的时间为25秒,即车辆正常通行的时间间隔。在设定的时间内,TL = 1,设定的时间到,TL = 0。TY:表示黄灯亮的时间为5秒,在设定的时间内,TY = 1,设定的时间到,TY = 0。ST:表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出的状态转换信号。由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。
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图8-1 交通灯控制系统的原理框图
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十字路口的交通灯控制器分为定时控制和计数控制。定时控制就是定时器按要求设置,并发出的时间起始和终了信号来进行控制;计数控制既是在十字路口安装有摄像头及分析计数或红外探测计数设备;当这类计数设备,累计到在十字路口某条路上有一定的车辆数后,便立即发出状态转换信号控制控制器,使该条路上的交通灯改变成通行信号灯亮。下面我们对定时控制十字路口的交通灯控制器进行分析。
⑴.主干道绿灯亮时,支干道红灯亮。此时主干道上的车辆允许通行,支干道禁止通行。绿灯亮足规定时间TL后,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
⑵.主干道黄灯亮时,支干道红灯亮。此时支干道上的车辆禁止通行,主干道上已过停车线的车辆允许通行,未过停车线的车辆禁止通行。黄灯亮足规定时间TY后,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
⑶.主干道红灯亮时,支干道绿灯亮。支干道上的车辆允许通行;绿灯亮足规定时间TL后,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
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⑷.主干道红灯亮时,支干道黄灯亮。此时主干道上的车辆禁止通行,此时支干道上已过停车线的车辆允许通行,未过停车线的车辆禁止通行。黄灯亮足规定时间TY后,控制器发出状态转换信号ST,转到第⑴种工作状态。
以上4种交通灯工作状态的转换是由控制器进行控制的。设控制器对这四种状态的编码为00、01、11、10,并分别用Z0、Z1、Z2、Z3表示这四种状态,则控制器的工作四种状态及其功能见表8-1所示。
控制器状态
信号灯状态
车道运行状态
Z0 (00)
主道绿,支道红
主道车通行,行人禁止横穿;支道禁止车通行,行人可横穿。
Z1 (01)
主道黄,支道红
主干道车缓慢行驶,支干道车禁止通行,行人准备通行
Z2(11)
主道红,支道绿
主道禁止车通行,行人可横穿;支道车通行,行人禁止通行。
Z3 (10)
主道红,支道黄
主干道车禁止通行,支干道车缓慢行驶,行人准备通行
表8-1 控制器的工作状态及其功能表
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现作如下规定:若将主干道和支干道上的红、黄、绿三色灯的控制信号分为灯的代号和灯的驱动信号,会给系统带来复杂。为了简便起见,把灯的代号和灯的驱动信号合二为一,即:
AG = 1:主干道绿灯亮; BG =1:支干道绿灯亮;
AY = 1:主干道黄灯亮; BY =1:支干道黄灯亮;