交通灯定时控制系统的设计、制作
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交通指示灯控制系统的设计一、设计任务1、东西方向绿灯亮4秒后闪2秒灭,黄灯亮2秒灭,同时南北方向红灯亮8秒;南北方向绿灯亮4秒后闪2秒灭,黄灯亮2秒灭,同时东西方向红灯亮8秒。
这样循环下去。
4秒2秒2秒4秒2秒2秒东西灯绿亮绿闪黄亮红亮红亮红亮南北灯红亮红亮红亮绿亮绿闪黄亮2、倒计时显示功能。
即绿灯亮的同时,相应数码管开始6秒的倒计时显示,黄灯亮时显示0或者另一相应数码管开始2秒的倒计时显示,继续红灯亮时相应数码管开始8秒倒计时显示。
两个方向灯亮灭交替的过程,相应数码管倒计时显示交替变化。
二、软件的使用这次设计采用的是EDA的方法(即电子设计自动化方法)。
基本思路是自顶向下,这与传统的方法是不同的。
我们使用的软件是quartusП。
软件设计过程为:建立项目→输入设计电路(我们采用电路图的形式)→设计编译→设计仿真→设计下载。
在编译和仿真中需要对电路图不断进行修正,直到出现正确的结果。
三、设计分析1、实验箱提供的信号为48Mhz,而交通灯需要的输入信号为1hz (也就是脉冲间隔为1s)。
使用多个74LS161和74LS160组成分频电路就可以得到1hz 的输出信号。
(参照书上电路)2、每个灯的状态都有亮和不亮两种,可以用1和0对应表示。
一个循环刚好16秒,可以用一个4位2进制的计数器来代表对应的 16秒。
交通灯的状态作为输出结果。
得到的真值表如下。
D Q c Q B Q A Q :74163的输出D Qc Q B Q A Q 1G1Y1RA2G 2Y2RB0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1111111G 1Y 1RA :东西方向的绿灯、黄灯、红灯以及绿闪2G 2Y 2R B :南北方向的绿灯、黄灯、红灯以及绿闪经过卡诺图化简得到:C D Q Q G +=1 C D Q Q G =2 B C D Q Q Q Y =1 B C D Q Q Q Y =2D Q R =1 D Q R =2B C D Q Q Q A = B C D Q Q Q B =根据上述等式就可以连接电路。
交通灯控制系统一、设计要求1.东西方向车辆放行60秒钟。
即东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时点亮1分钟;2.1分钟后,东西方向的黄灯闪烁5秒钟,以警示车辆将切换红绿灯。
此时南北方向仍维持红灯点亮。
在南北方向亮红灯期间,在2位数码管上显示计数值(每秒减1),从60减为0。
3.东西方向的黄灯闪烁5秒钟后,转为南北方向放行20秒钟。
即东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮20秒钟;4.南北方向放行20秒钟后,转为南北方向的黄灯闪烁5秒钟,以警示将切换红绿灯。
此时东西方向仍维持红灯点亮。
5.南北方向的黄灯闪烁5秒钟后,再转为东西方向车辆放行1分钟。
如此循环重复。
二、设计目的⒈了解交通灯管理的基本工作原理⒉熟悉8259A中断控制器的工作原理和应用编程⒊熟悉8255A并行接口的各种工作方式和应用⒋熟悉8254计数器/定时器的工作方式及应用编程,掌握利用软硬件相结合定时的方法⒌掌握多位LED显示问题的解决三、程序设计流程图主程序流程图,如下图所示。
装入计数初值支路拐走四、总体设计和电路图Ⅰ.芯片选择及端口选择1.用实验系统8255A实现对信号灯的控制(所用端口自定);2位数码显示用8255A实现控制。
2. 用实验系统8254的计数器2定时向实验系统主片8259A的IRQ7请求中断,以实现要求的1分钟、5秒钟和20秒的定时。
实验系统8254的计数器2的CLK2接OPCLK,频率为1.19318MHZ;GATE2已接+5V;定时采用软硬件相结合的方式实现。
⒊用实验系统的发光二极管模拟红绿灯。
注:8259A的端口地址为:218H、219H8255A的端口地址为:端口A-200H、端口B-201H、端口C-202H、控制端口-203H8254的端口地址为:计数器0-208H、计数器1-209H、计数器2-20aH、控制寄存器0-20bH。
Ⅱ.设计电路图图2-1 交通灯实时控制系统8255原理图图2-2 中断服务原理图图2-3 中断服务电路接线图图2-4电路连线图Ⅲ..交通灯程序本次设计中,选用8254的计数器0定时向实验系统主片8259A的IRQ0请求中断。
单片机课程设计题目:定时交通信号灯控制设计姓名:张翠学号:20专业:交通设备信息工程2011-1小组成员: 张翠、翁瑜婕指导老师:卢毓俊2014年1月任务书(一)课题:定时交通信号灯控制系统设计在双干线路口上,交通信号灯的变化是定时的。
假定:1.放行线,绿灯亮放行25s,黄灯警告5s,然后红灯亮禁止通行。
2.禁止线,红灯亮禁止30s,然后绿灯亮放行。
使两条路线交替的成为放行线和禁止线,就可以实现定时交通控制。
(二)基本要求:1.根据课题的要求规划硬件和接线,画出系统的硬件结构图。
2.编写系统的用户程序,译成机器码并在试验仪上调试。
3.完成课程设计报告。
(三)课程设计报告写作要求1.课程设计报告有封面、设计任务书、目录、摘要、正文、参考文献、附录等部分组成。
2.封面可自行设计,应包含课程设计名称及设计题目、专业、班级、姓名、指导教师、设计日期等内容。
3.正文是设计报告的核心部分。
应包含以下内容:概述所做课题的意义、本人所做的工作及系统的主要功能;硬件电路设计及描述;软件设计流程图及描述;源程序代码(要有注释);体会和建议等。
摘要本设计是针对交通灯系统的设计,由单片机AT89C51、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。
单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中,构成的一个完整的微型计算机。
89C51单片机是MC-51中的子系列,是一组高性能兼容型单片机,AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机,40个引脚,片内含4KB Flash ROM和128B RAM,它是一个全双工的串行通行口,既可以用常规编程,又可以在线编程。
本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示,对每一位数码分时轮流通电显示,复位电路采用上电+按钮电平复位,时钟电路采用内部时钟脉冲产生方式。
对特殊情况的处理采用中断处理方式,在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描,已采取相应情况的处理。
对设计方案进行电路硬件设计,并将已编程的程序载入调试,可以得到理想的实验效果。
摘要本设计为十字路口交通信号灯定时控制系统,能够实现灵活的交通管理,按照实际情况将干路车辆通行时间长于支路通行时间,并且能够实现绿灯,黄灯,红灯,红灯闪烁的自动控制,同时对每种交通灯状态有倒计时提示的功能。
本设计主要由秒脉冲发生器,计数器,控制电路,译码电路,交通灯驱动电路组成。
秒脉冲发生器由555定时器接成多谐振荡器实现。
计数器由两片74192实现。
控制电路由2片JK触发器实现。
译码电路和信号灯驱动电路由若干门电路实现。
关键词:交通灯;秒脉冲发生器;计数器;译码电路;控制器;目录第1章绪论 (1)1.1交通灯控制系统设计意义 (1)1.2设计参数及要求 (1)1.3方案论证 (2)1.4设计总体框图 (3)第2章各单元电路的设计 (4)2.1秒脉冲发生器模块设计 (4)2.1.1 秒脉冲发生器的功能 (4)2.1.2 秒脉冲发生器的实现 (4)2.1.3 555定时器接成的多谐振荡器 (4)2.2控制器模块设计 (5)2.2.1 交通灯流程控制图 (6)2.2.2 控制器的实现 (6)2.3计数器模块设计 (8)2.3.1 74ls192芯片简述 (8)2.3.2 构成多进制减法计数器 (8)2.4译码电路模块设计 (9)2.4.1 译码电路在系统中的功能 (9)2.4.2 译码电路的组成 (9)2.5交通灯驱动电路 (10)第3章整体电路设计与分析 (11)3.1整体电路图及工作原理 (11)3.2电路参数的计算 (13)3.3整体电路的仿真及分析 (13)第4章设计总结 (15)附录 (15)第1章绪论1.1交通灯控制系统设计意义随着社会和经济的发展,人均拥有汽车数量的提高,道路交通安全越来越成为人们关注的焦点。
交通灯于是日常生活中起到举足轻重的作用。
交通灯是指由红、黄、绿三种颜色灯组成用来指挥交通的信号灯,最早出现在19世纪初的英国。
那时的信号灯是红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯。
需要由一名手持长杆的警察牵动皮带转换提灯的颜色。
PLC智能交通灯控制系统设计一、引言交通是城市发展的命脉,而交通灯则是保障交通有序运行的关键设施。
随着城市交通流量的不断增加,传统的交通灯控制系统已经难以满足日益复杂的交通需求。
因此,设计一种高效、智能的交通灯控制系统具有重要的现实意义。
可编程逻辑控制器(PLC)作为一种可靠、灵活的工业控制设备,为智能交通灯控制系统的实现提供了有力的支持。
二、PLC 简介PLC 是一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统。
它采用可编程序的存储器,用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC 具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、维护方便等优点,广泛应用于工业自动化控制领域。
在交通灯控制系统中,PLC 可以根据实时交通流量信息,灵活调整交通灯的时间分配,提高道路通行效率。
三、智能交通灯控制系统的需求分析(一)交通流量监测系统需要能够实时监测道路上的交通流量,包括车辆数量、行驶速度等信息。
(二)时间分配优化根据交通流量监测结果,智能调整交通灯的绿灯时间,以减少车辆等待时间,提高道路通行效率。
(三)特殊情况处理能够应对紧急车辆(如救护车、消防车)通行、交通事故等特殊情况,及时调整交通灯状态,保障道路畅通。
(四)人机交互界面提供直观、方便的人机交互界面,便于交通管理人员对系统进行监控和管理。
四、PLC 智能交通灯控制系统的硬件设计(一)传感器选择为了实现交通流量的监测,可以选择使用电感式传感器、超声波传感器或视频摄像头等设备。
电感式传感器安装在道路下方,通过检测车辆通过时产生的电感变化来统计车辆数量;超声波传感器通过发射和接收超声波来测量车辆与传感器之间的距离和速度;视频摄像头则可以通过图像识别技术获取更详细的交通信息,但成本相对较高。
(二)PLC 选型根据交通灯控制系统的输入输出点数、控制精度和复杂程度等要求,选择合适型号的 PLC。
0306定时器控制交通信号灯运行程序设计定时器控制交通信号灯运行程序设计定时器应用程序设计布置任务定时器控制交通信号灯运行程序设计按下启动按钮,交通信号灯系统按图4-7-1所示要求工作,绿灯闪烁的周期为0.4s;按下停止按钮,所有信号灯熄灭。
任务分析任务分析任务分析知识储备1)通用定时器X000接通,T0开始对100ms的时钟脉冲进行累计。
当T0累计值等于设定值K50时,定时器T0的输出触点动作,Y000得电。
在任意时刻,如果定时器T0 被断电或者是驱动输入X000被断开,定时器T0将被立即复位,累计值清零、输出触点复位。
知识储备2)积算定时器只有当复位输入X001为ON并执行T250的RST指令,定时器才会被复位,累计值清零、输出触点复位。
X000接通,T250就对100ms的时钟脉冲进行个数累计。
若累计值等于设定值K200时,定时器的输出触点动作。
在任意时刻,如果定时器T250被断电或驱动输入X000被断开,定时器不会被复位,累计值会一直保持当前值,同时输出触点的状态也会一直保持。
任务实施(1)用串行方式编写的程序当按下启动按钮SB1时, PLC执行[SET M0]指令,M0线圈得电,启动0~5秒时间段控制;在M0线圈得电期间,定时器T0对M0的得电时间进行计时,当T0 计时满5秒,T0常开触点动作,PLC执行[RST M0]指令,M0线圈失电。
任务实施(1)用串行方式编写的程序在M0下降沿脉冲作用下,PLC执行[SET M1]指令,M1线圈得电,启动5~8秒时间段控制;在M1线圈得电期间,定时器T1对M1的得电时间进行计时,当T1计时满3秒,T1常开触点动作,PLC执行[RST M1]指令,M1线圈失电。
任务实施(1)用串行方式编写的程序在M1下降沿脉冲作用下,PLC执行[SET M2]指令,M2线圈得电,启动8~10秒时间段控制;在M2线圈得电期间,定时器T2对M2的得电时间进行计时,当T2计时满2秒,T2常开触点动作,PLC执行[RST M2]指令,M2线圈失电。
基于单片机的交通灯控制系统需要包含以下组成部分:1.硬件设备组成:单片机、LED 灯、显示屏等硬件设备。
2.设计思路描述:交通灯控制系统的设计思路是基于定时器的,利用计数器和定时器来控制红绿灯的转换,同时通过按键检测实现手动控制。
3.程序设计:程序需要完成按键检测、信号灯控制和定时器计数等功能。
具体实现可以分为以下几步:(1) 根据硬件设备的引脚对应关系,定义各个引脚的控制方式和状态。
(2) 在程序中定义计时器和定时器,用于计时和设置红绿灯状态。
例如,计时器每隔一定时间就会触发定时器,设置红绿灯的状态,并且根据状态判断相应的亮灯和熄灯。
(3) 通过按键检测来实现手动控制,当检测到按键按下时,立即切换灯的状态,当再次按下时,又立即切换回之前的状态。
4.实现代码:下面是一个该系统的简单代码示例,供参考:#include <reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit KEY1 = P3^0;//按键定义sbit RED = P2^2;//红灯定义sbit YELLOW = P2^1;//黄灯定义sbit GREEN = P2^0;//绿灯定义/*函数声明*/void initTimer0();void delay1ms(uint count);/*主函数*/int main(){initTimer0();/*初始化计时器*/while(1){if(KEY1 ==0){/*按键按下*/delay1ms(5);/*消抖*/if(KEY1 ==0){/*仍然按下*//*绿灯亮10s*/GREEN =1;delay1ms(10000);GREEN =0;/*黄灯亮3s*/YELLOW =1;delay1ms(3000);YELLOW =0;/*红灯亮7s*/RED =1;delay1ms(7000);RED =0;/*黄灯亮2s*/YELLOW =1;delay1ms(2000);YELLOW =0;}}}return0;}/*函数定义*/void initTimer0(){TMOD &=0xF0;TMOD |=0x01;TH0 =0xFC;TL0 =0x18;EA =1;ET0 =1;TR0 =1;}/*1ms延时函数*/void delay1ms(uint count){uint i,j;for(i=0;i<count;i++){for(j=0;j<125;j++){}}}/*计时器中断函数*/void timer0() interrupt 1{TH0 =0xFC;TL0 =0x18;}以上是一个简单的基于单片机的交通灯控制系统设计与实现示例。
交通灯控制电路设计由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口,为确保车辆安全、迅速地通行,在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
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有时间停靠在禁行线内。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
1、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
2、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时,支干道亮红灯,而支干道允许亮绿灯时,主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行,主干道每次放行30s、支干道20s。
设计30s和20s计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间,要亮5s的黄灯作为过渡,设置5s计时显示电路。
3、原理电路设计(1)设计逻辑流程(2)方案比较及整体电路方案一:根据题目,主支干道红绿灯分时亮可以分成四种状态。
若采用两个JK触发器即可满足。
考虑到主支干道计数的不同,需要从计数器那里产生一个信号,来使JK触发器改变状态。
当然可以通过逻辑推导,然后用各种基本的数字器件,如与非门,来产生一个满足要求的信号。
但是用到的器件比较多,而且布线较复杂。
所以不采用这个方案。
方案二:鉴于方案一,考虑采用中规模集成电路,因此选择使用了数据选择器。
将计数器某个计数到的信号,如5s,接到数据选择器的数据输入端,然后将由JK触发器产生的表明四种状态的信号Q2和Q1接到数据选择器的地址代码端。
这个方案解决了方案一的问题,所以采用了这种设计方法。
方案三:按照JK触发器习惯的接法,由数据输出端来的信号接到J或K,但是若计数器采用置零的方式,信号有效的时间很短,这就要求触发器有较高的扫描频率,但是计数器的频率已经固定是1s,造成同一个频率电路,却需要不同的频率。
因此采用直接接进触发器的使能端。
至此,确定了最后的方案。
(3)单元电路设计及电路的工作原理为了便于分析,把一些单元电路从整体电路中分离出来,同时为了电路的简洁明了,分析电路的逻辑时,还把次要的元件暂时移除.单元电路各部分以及功能如下:控制电路主控电路是本课题的核心,主要产生30s、20s、5s三个定时信号,它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯,另一方面控制定时电路启动。
交通灯定时控制系统实验报告一、课题名称:交通灯定时控制系统的设计、制作二、内容摘要:在城镇街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮表示该条道路允许通行。
交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
三、设计内容及要求:设计一个十字路口的交通灯定时控制系统,基本要求如下:(1)甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为25秒。
(2)每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。
(3)黄灯亮时,要求每秒钟闪亮一次。
选做扩展功能:(4)十字路口有数字显示灯亮时间,要求灯亮时间以秒为单位作减计数; (5)要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s 内任意设定。
四、系统方案设计:1、分析系统的逻辑功能,画出其框图;交通灯定时控制系统的原理框图如图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。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制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:T Y :表示甲车道或乙车道从绿灯亮切换到黄灯亮的信号,在T L =1过后25s 时T Y =1,表示灯切换,在其他时候T Y =0。
T L :表示甲车道或乙车道从红灯亮切换到绿灯亮的信号,在T Y =1过后5s 时T L =1,表示灯切换,在其他时候T L =0。
且每个信号都为每30s 循环一次,因此我选用30s 循环的定时器。
T L -T Y = 5sT L T Y图1 交通灯控制系统原理框图2、逻辑设计,对各部分连接处进行定义,建立各部分之间的联系;首先,由定时器组成30s 循环,在25s 时输出切换信号T Y =1,在30s 时输出T L =1,如此构成一个定时器的输出部分。
基于PLC的交通信号灯智能控制系统设计随着城市化进程的加速和交通需求的增长,交通信号灯在城市交通管理中的地位日益重要。
传统的交通信号灯控制系统往往采用定时控制方式,无法适应实时变化的交通流状况,容易导致交通拥堵和安全隐患。
为了解决这一问题,本文将介绍一种基于PLC(可编程逻辑控制器)的交通信号灯智能控制系统设计。
一、系统概述基于PLC的交通信号灯智能控制系统主要由PLC、传感器、信号灯和通信模块组成。
PLC作为核心控制器,负责处理传感器采集的交通流数据,根据预设的控制策略调整信号灯的亮灭时间,实现交通信号灯的智能控制。
二、硬件设计1、PLC选型PLC作为控制系统的核心,需要具备处理速度快、输入输出接口丰富、稳定可靠等特性。
本文选用某品牌的高性能PLC,具有16个输入接口和8个输出接口,运行速度可达纳秒级。
2、传感器选型传感器主要用于采集交通流的实时数据,如车流量、车速等。
本文选用微波雷达传感器,可实时监测车流量和车速,具有测量精度高、抗干扰能力强等优点。
3、信号灯设计信号灯是交通信号控制系统的执行机构,本文选用LED信号灯,具有亮度高、寿命长、能耗低等优点。
每盏信号灯均配备独立的驱动电路,由PLC通过输出接口进行控制。
4、通信模块设计通信模块负责将PLC采集的数据传输至上级管理系统,同时接收上级管理系统的控制指令。
本文选用GPRS通信模块,具有传输速度快、稳定性高等优点。
三、软件设计1、控制策略设计本文采用模糊控制算法作为交通信号灯的控制策略。
模糊控制算法通过对车流量和车速进行模糊化处理,将它们转化为PLC可以处理的模糊变量,再根据预设的模糊规则进行调整,实现信号灯的智能控制。
2、数据处理流程设计数据处理流程包括数据采集、数据处理和数据传输三个环节。
传感器采集车流量和车速数据;然后,PLC根据控制策略对数据进行处理;通过通信模块将处理后的数据上传至上级管理系统。
同时,PLC还会接收上级管理系统的控制指令,根据指令调整信号灯的亮灭时间。
设计要求:设计要求:(1) 利用8253定时,8259中断及8255输出实现交通灯模拟控制。
(2) 实现能自动控制和手动控制。
实现能自动控制和手动控制。
(3) 实现能随时可以调整自动模式的绿灯和红灯时间和红灯时间1 1 设计目的设计目的电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节,是将理论知识和实践能力相统一的一个环节,是真正锻炼学生能力的一个环节。
交通灯能保证行人过马路的安全交通灯能保证行人过马路的安全,,控制交通状况等优点受到人们的欢迎,在很多场合得到了广泛的应用。
多场合得到了广泛的应用。
交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。
红灯停,绿灯行的交通规则。
广泛用于十字路口广泛用于十字路口,,车站车站, , , 码头等公共场所码头等公共场所码头等公共场所,,成为人们出行生活中不可少的必需品成为人们出行生活中不可少的必需品,,由于计算机技术的成熟与广泛应用计算机技术的成熟与广泛应用,,使得交通灯的功能多样化的功能多样化,,远远超过老式交通灯远远超过老式交通灯, , , 交通交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了交通灯的功能。
诸如闪烁警示、鸣笛警示,时间程序自动控制、倒计时显示,所有这些,都是以计算机为基础的。
还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。
或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。
现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节,比如对闯红灯的车辆进行拍照。
当某方向红灯亮时,此时相应的传感器开始工作,当有车辆通过时,照相机就把车辆拍下。
辆通过时,照相机就把车辆拍下。
要将交通灯系统产品化,应该根据客户不同的需求进行不同的设计,应该在程序中增加一些可以人为改变的参数,以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。
因此,研究交通灯及扩大其应用,有着非常现实的意义。
义。
2 2 设计内容设计内容交通灯控制系统交通灯控制系统利用8253定时器、8255等接口,设计一电路,模拟十字路口交通灯控制。
交通信号灯定时控制一、任务要求:①功能要求:一个方向指示灯亮(绿灯方向),按设定时间的倒计时及显示(每秒刷新、几十秒);到设定时间后另一方向指示灯亮,倒计时并显示,如此循环。
同时要求具有人工干预功能。
在干预期间,要求按照认为设定使相应的等亮。
②原理及方法:结合实验设备实现时硬件电路、原理、方法、说明(初始化、存储分配、工作方式)等。
③程序设计:定时、显示、指示灯控制。
④调试:遇到的问题、解决方法。
二、任务要求分析1、根据题目要求得到交通灯控制时序过程如下:2、硬件连接原理图如下:3、由硬件连接画出实验流程图:三、试验程序:#include<absacc.h>#include<stdio.h>#include<reg51.h>#include<intrins.h>sfr p1=0x90;sfr tmod=0x89;sfr th0=0x8c;sfr tl0=0x8a;sbit er=p1^0;sbit ey=p1^1;sbit eg=p1^2;sbit nr=p1^3;sbit ny=p1^4;sbit ng=p1^5;sbit p1_6=p1^6;sbit p1_7=p1^7;sfr p3=0xb0;sbit p3_2=p3^2;sbit p3_3=p3^3;sfr ie=0xa8;sfr ip=0xb8;sbit ex0=ie^0;sbit ex1=ie^2;sbit ea=ie^7;sbit et0=ie^1;sfr tcon=0x88;sbit tr0=tcon^4;unsigned char c,d;unsigned charcode table[20]={0x90,0x80,0x0F8,0x82,0x92,0x99,0x0B0,0x0A4,0x0F9,0x0C0,0x90, 0x80,0x0F8,0x82,0x92,0x99,0x0B0,0x0A4,0x0F9,0x0C0};void init(void){ip=4;ex0=1;ex1=1;c=1;d=0;tmod=1;th0=0x3c;tl0=0xb0;tr0=1;ea=1;et0=1;er=0; //DONGXI hong liangng=0; //NAN BEI lv liangey=1; //DONGXI hong liangeg=1; //NAN BEI lv liangnr=1; //DONGXI hong liangny=1; // NAN BEI lv liang}void display(void){XBYTE[0xFFDD]=1;XBYTE[0xFFDC]=table[d];}void time0(void) interrupt 1 using 0 {c++;th0=0x3c;tl0=0xb0;}void weihugengxin() interrupt 0 using 0 {p3_2=1;while(p3_2==0){er=0;ng=0;ey=1; //DONGXI hong liangeg=1; //NAN BEI lv liangnr=1; //DONGXI hong liangny=1; // NAN BEI lv liang}c=1;d=0;}void weihugengxin1() interrupt 2 using 0 {p3_3=1;while(p3_3==0){er=1;ng=1;ey=1; //DONGXI hong liangeg=0; //NAN BEI lv liangnr=0; //DONGXI hong liangny=1; // NAN BEI lv liang}er=0; //DONGXI hong liangng=0; //NAN BEI lv liangeg=1; //NAN BEI lv liangnr=1; //DONGXI hong liangc=1;d=0;}main(){init();while(1){display();if(c==10) // c wei 100ms lei jia{c=1;d++;}if((d>=7)&&(d<10)){er=0;ng=1;if(c<=5)ny=0;elseny=1;}if(d==10){er=1;eg=0;ny=1;nr=0;}if((d>=17)&&(d<20)){eg=1; //DONGXI lv mieif(c<=5)ey=0;elseey=1;}if(d==20){d=0;ey=1;er=0;ng=0;nr=1;}}}四、实验中存在的问题:1、实验中可能牵扯较多变量,在定义是要注意区分。
交通灯定时控制系统实验报告一、课题名称:交通灯定时控制系统的设计、制作二、内容摘要:在城镇街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮表示该条道路允许通行。
交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
三、设计内容及要求:设计一个十字路口的交通灯定时控制系统,基本要求如下:(1)甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行,每次通行时间都设为25秒。
(2)每次绿灯变红灯时,黄灯先亮5秒钟,才能变换运行车道。
(3)黄灯亮时,要求每秒钟闪亮一次。
选做扩展功能:(4)十字路口有数字显示灯亮时间,要求灯亮时间以秒为单位作减计数; (5)要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s 内任意设定。
四、系统方案设计:1、分析系统的逻辑功能,画出其框图;交通灯定时控制系统的原理框图如图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。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制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:T Y :表示甲车道或乙车道从绿灯亮切换到黄灯亮的信号,在T L =1过后25s 时T Y =1,表示灯切换,在其他时候T Y =0。
T L :表示甲车道或乙车道从红灯亮切换到绿灯亮的信号,在T Y =1过后5s 时T L =1,表示灯切换,在其他时候T L =0。
且每个信号都为每30s 循环一次,因此我选用30s 循环的定时器。
T L -T Y = 5sT L T Y图1 交通灯控制系统原理框图2、逻辑设计,对各部分连接处进行定义,建立各部分之间的联系;首先,由定时器组成30s 循环,在25s 时输出切换信号T Y =1,在30s 时输出T L =1,如此构成一个定时器的输出部分。
接下来,由T L 、T Y 提供给控制器信号,在使其在T L 时刻进秒脉冲 发生器控制器 译码器定时器甲车道信号灯乙车道信号灯行红灯灯到绿灯的切换,在T Y 时刻进行绿灯到黄灯的切换。
控制器将在不同的时刻输出S (00)~S (11)共四种状态,来对信号灯6种状态(甲红灯亮,甲绿灯亮,甲黄灯亮,乙红灯亮,乙绿灯亮,乙黄灯亮)进行控制,此过程由译码器进行。
将信号灯状态进行分类,将控制器状态、信号灯状态、车道运行状态进行归类,一一对应。
最终得到表1的状态对应表,如下: 表13、单元电路的设计 ①秒脉冲发生器 由555电路产生。
②定时器定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成,先清零,然后在时钟上升沿作用下,计数器从零开始进行增1计数,进行模30的循环,向控制器提供模25的定时信号T Y 和模30的定时信号T L 。
③控制器控制器是交通管理的核心,它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。
将S (00)~S (11)共四种状态用Q 1、Q 0两个信号来表式。
在此,我没有使用资料中的转换关系和国际关心,而是使用了自己的装换关系,在T L 、T Y 信号来到时实现Q 1、Q 0转换,即可将S (00)~S (11)四种状态进行切换。
具体转换方式请见表2:表2输 入输出 现 态 状态转换条件 次 态 Q 1 Q 0 T L T Y Q 1* Q 0* 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 00 0(保持) 0 1(转换) 0 0(保持) 1 0(转换) 0 0(保持) 0 1(转换) 0 0(保持) 1 0(转换)0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0可见在T Y =1时,Q 0将变换状态;在T L =1时,Q1将变换状态。
用寄存器的翻转可已实现,本人灵感由此而出……④译码器译码器的主要任务是将控制器的输出Q 1、Q 0的4种工作状态翻译成甲、乙车道上的6个信号灯的工作状态。
控制器的状态编号与信号灯控制信号之间的关系如表3所示。
控制器状态 信号灯状态 车道运行状态S 0(00) S 1(01) S 3(11) S 2(10)甲绿,乙红 甲黄,乙红 甲红,乙绿 甲红,乙黄甲车道通行,乙车道禁止通行 甲车道缓行,乙车道禁止通行 甲车道禁止通行,乙车道通行 甲车道禁止通行,乙车道缓行表3Q1 Q0AG AY AR BG BY BR0 00 11 1 1 0 1 0 00 1 00 0 10 0 10 0 10 0 11 0 00 1 0五、单元电路设计、参数计算和器件选择:(1)秒脉冲发生器采用1片555芯片,一个100欧姆,一个56K欧姆的电阻,一个10μF电容,一个100nF 电容。
将555接成多谐振荡器。
(2)定时器采用2片74LS163芯片,2个与门,2个非门。
将第一片采用置位法接成十进制的循环方式,同时在输出为9的时候提供进位信号。
将进位信号接入第二片芯片的使能端,把第二片74LS163接成三进制循环。
使得两个芯片共同构成一个30进制循环。
再增加3个与门、1个非门,使输出为25时提供定时信号T Y=1,在输出为30时提供定时信号T L=1。
(3)控制器采用1片74LS74(及两个D触发器),将两个D触发器的Q’输出连接各自的输入D。
使得每增加一个时钟信号,输出翻转。
将第一个D触发器的CLK端接TY输出,输出即为Q0;将第二个D触发器的CLK端接TL输出,输出即为Q1。
这样就可以用简单的方法实现逻辑功能,也就是采用了异步的方式对两个D触发器其进行了控制。
(4)译码器采用1片74LS139 芯片、5个非门和2个与门实现。
由表2可以得到AG= Q1’Q0’AY= Q1’Q0 AR= Q1BG= Q1Q0BY=Q1Q0’BR=Q1’于是,我们可以用74LS139,即二—四译码器实现以上的逻辑功能。
使得Y0通过非门连接AGY1通过非门,再与脉冲信号相与后,连接AYY2通过非门,再与脉冲信号相与后,连接BYY3通过非门连接BRQ1直接连接ARQ1通过反相器连接BR(5)数码管显示器采用2片74LS48芯片和2个共阴极七段数码管连接到2个74LS163上。
用来显示循环,同时便于后面要进行的调试。
总共用器件为:74LS163 2片74LS74 1片74LS139 1片74LS04 2片74LS08 2片74LS48 2片555定时器1片100欧姆电阻1个56K欧姆电阻1个10μF电容1个100nF电容1个共阴极七段数码管2个六、画出完整的电路图,并说明电路的工作原理:电路图总揽:电路图各部分详细图:部分一:此部分包括脉冲发生器,定时器,数码管显示器。
部分二:此部分包含控制器、译码器。
实物图:(略)由于没有想到要拍下来。
七、组装调试部分:主要仪器:函数发生器、万用表调试电路的方法和技巧:首先,断电后进行通路测试,看各高低电平连接是否正常,是不是有虚焊。
接下来,对所连接电路与仿真图进行初步的对照,看是不是有链接错误。
随后通电对电路进行检查,看是否正常。
如果不正常,对芯片进行每根引脚的检查,检查引脚高低电平时否与逻辑正常。
我的调试中出现的故障、原因及排除方法:对于我的电路,开始我用万用表测555一直不出脉冲,所以我选择用函数信号发生器进行了对后面的测试。
不过在当天晚上我就将555调试正常,原因在我将10μF电容反接了,随即更正。
我的电路开始循环显示不正常,我先对循环部分进行了检查,发现没问题。
于是我去检查74LS48的显示电路,发现有一根输入我错误的链接了高电平,随即进行了修改。
又通电试了下,发现循环正常,但是灯不亮。
随即,我对电路进行了与仿真详细的比对,用了我一天的时间,最终将问题缩小在双D触发器上,有一根本该高电平的线,被我接了地。
至此,电路可以正常显示。
庆幸的是我的器件还算正常,除了一个74LS163时好时坏,其他器件都正常,随意我能都比较快的做出结果。
利用剩下的时间我制作了复位键,应对我电路的不足……八、总结设计电路的特点,并提出改进意见:我的电路特点:优点:逻辑部分简单,比资料中的的方法省去2个74LS153。
缺点:我电路的交通灯显示的正常与否,取决于Q0、Q1的初始值。
若果Q0、Q1的初始值为0,则正常显示;但如果其初始值不为0,则显示错误,具体表示就是黄灯的时间和绿灯的持续时间将会调换。
改进的方法:所以我选择连接了复位键。
将74LS163的清零端和74LS74的置零端连接到一个高低电平可以切换的开关处,够成复位键。
九、收获和体会:对于第一次亲手制作集成电路板的我,这次经历很让我难忘。
我觉得这是我们的理论付诸实践的第一次,也将是我们实践的开始。
这次课程设计给我的第一感受是我体验到我们学习的价值所在,把自己的知识做成事物是我们很有成就感的事情,也给我接下来的学习奠定了基础。
让我知道自己该做什么,该在哪方面加强努力。
同时这次电路的设计,也让我感受到自己在知识方面的不足,我还需要回去翻看数电课本才能将电路做出,我在接下来的学习中必须注意前面知识的学习。
十、附录:参考文献:《数字电子技术基础》以及网络资源。
系统需要的元器件清单(引脚图):555定时器引脚图74LS00引脚图74LS08引脚图74LS163引脚图74LS74引脚图74LS139引脚图。