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主要用软标志牌件来控制


  交通信号灯控制电路的设计-交通信号灯控制线路_信息与通信_工程科技_专业资料。1.1 选题的背景 1.1.1 课题目的 通过对交通信号灯控制电路的设计、安装与调试,熟练掌握各种电子测量仪器、仪表 的正确使用方法,熟悉掌握数字逻辑电路原理及各类型数字单元电路的工作原理、电路形 式

  1.1 选题的背景 1.1.1 课题目的 通过对交通信号灯控制电路的设计、安装与调试,熟练掌握各种电子测量仪器、仪表 的正确使用方法,熟悉掌握数字逻辑电路原理及各类型数字单元电路的工作原理、电路形 式、调试方法、整机电路统调技巧等方面知识;同时,通过对系统设计结果的理论分析, 加强理论联系实际的工作能力,对加强数字逻辑电路原理与技术方法的掌握,得到全面的、 系统的训练,为今后从事本专业工作奠定坚实的技术基础。 1.1.2 课题意义 在现代城市中,人口和汽车日益增长,市区交通也日益拥挤,人们的安全问题也日益 重要。因此,红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯人们的 安全出行有了很大的保障。 自从交通灯诞生以来,其内部的电路控制系统就不断的被改进,设计方法也开始多种 多样,从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来,随着电子与计算机技术的飞速发 展,电子电路分析和设计方法有了很大的改进,电子设计自动化也已经成为现代电子系统 中不可缺少的工具和手段,这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。 2 总体方案 2.1 系统任务 2.1.1 设计任务 设计一个十字路通信号灯控制系统,控制车辆安全快速的通过。 2.1.2 基本要求 为了确保车辆安全快速的的通行,在十字交叉路口的每个入口处设置红,绿,黄三种 信号灯,并安装数字时间显示,来达到下列的基本要求: 1 1 红灯表示禁止通行,绿灯表示允许通行,黄灯亮表示未通过的车辆禁止通行; 2 主干道、支干道交替通行,每次通行时间为 40 秒; 3 每次绿灯变红灯时,黄灯先亮 5 秒(此时另一干道上的红灯不变); 4 十字路口有数字显示,以方便人们直观把握时间。时间显示以秒为单位作减记数; 5 黄灯亮时,另一干道红灯按 1Hz 的频率闪烁。 2.2 方案选取 2.2.1 设计的基础依据 交通信号灯是交通安全产品中的一个类别,是为了加强道路交通管理,提高道路使用 效率,改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口。它由控制电路进行 控制,标志牌并指导车辆和行人安全有序地通行。交通信号灯控制电路的设计方法很多,可由多 种电路来构成,如数字逻辑电路,单片机电路,继电器接触器电路等。在本设计中,采用 数字逻辑电路控制系统,与其它两种电路相比,该电路具有价格低,设计思路简单,元件 少,体积小,稳定性好,可靠性高的特点。因此,在很多城市的交通信号灯控制系统中,标志牌 均采用数字逻辑电路。 2.2.2 方案比较 交通信号灯的设计方法很多,可由多种电路来构成,我们这里提供三种方案供选择: 方案 1:单片机系统控制方案 单片机是核心控制元件,包括微处理器、存储器、输入输出口及其他功能部件。它们 通过地址总线、数据总线和控制总线连接起来。通过输入/输出口线与外部设及外围芯 片相连。硬件电路较为简单,主要用软件来控制,控制方式灵活多样,并可利用中断等方 2 式通过程序方便的实现调时。它的特点是用软件设计替代了硬件设计,提高了系统的可靠 性和系统的性价比。但在设计时硬件和软件均要设计,抗干扰性能差,不通用,并且需要 有接口电路与之配套,价格中等,制造较难,标志牌维修亦较难。 方案 2:继电器接触器控制方案 继电接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成,其控制方式是 断续的,所以又称为断续控制系统。虽然这种系统也具有结构简单、价格低廉、维护容易、 抗干扰能力强等优点,但这种控制系统的缺点是采用固定接线方式,接线多,灵活性差, 工作频率低,触电易损坏,可靠性差。 方案 3:数字逻辑电路控制方案 数字逻辑电路控制系统主要由各种逻辑元件构成,包括计数器、触发器以及各种门电 路,硬件设计思路非常简单,造价低廉,元件少,体积小,稳定性好,可靠性和性价比都 很高。难点在于电路的连线复杂,维护起来比较困难。 2.2.3 方案确定 根据前面的方案比较,后选取方案 3(数字逻辑电路控制方案)。 2.3 系统可行性 前面几小节,从方案的选取到方案的论证,从各方案的具体比较筛选到选定方案所遇 到的关键技术及所使用的解决方法,从多个方面对整个设计进行全方位的论证考验;理论 值上对参数设计进行再三推算、对设计思想进行再三推敲,实践上用电子测量仪器对部分 电路进行反复测试,综合各数据结果证明该设计系统性能稳定可行。 3 系统设计 3.1 系统结构框图 3 译码、显示 主道信号灯 支道信号灯 减法计数器 状态译码器 红灯闪烁控制 置数控制 状态控制器 秒脉冲发生器 3.2系统工作原理 图 3-1 交通信号灯控制系统结构框图 交通信号灯控制系统主要由状态控制器,状态译码器,秒脉冲发生器以及减法计数器 组成。状态控制器主要用于记录和控制十字路通灯的工作状态,它产生控制信号,通 过状态译码器译码后,分别点亮相应的信号灯;秒脉冲发生器产生该系统的时基脉冲信号, 通过减法计数器对秒脉冲减记数,达到控制每一种工作状态持续时间的目的;减记数到零 时,产生回零脉冲使状态控制器完成状态转换,同时状态译码器根据系统的下一个工作状 态决定计数器下一次减计数的初始值;减法计数器的状态经 BCD 译码器译码后,由数码 管显示。在黄灯亮时,状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路,使红灯闪烁。 3.3 系统各功能模块 3.3.1 状态控制器 根据设计要求,交通灯顺序工作状态流程图如下图 3-2 所示: 4 主干道绿灯亮 支干道红灯亮 (40 进制计数器减 1) 40 秒未到 主干道黄灯亮 支干道红灯闪烁 (5 进制计数器减 1) 主干道红灯亮 支干道绿灯亮 (40 进制计数器减 1) 主干道红灯闪烁 支干道黄灯亮 (5 进制计数器减 1) 图 3-2 交通信号灯顺序工作流程图 两方向车道的交通灯的运行状态共有 4 种,如图 3-3 所示 5 5 秒未到 我 主 干 道 40 秒未到 黄 灯 亮 支 干 道 红 5 秒未到 灯 闪 烁 干 道 黄 灯 亮 支 干 道 红 灯
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