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1、交通灯定时控制系统ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,2020交通灯定时控制系统摘要交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用检测传感、实时调整智能化控制的实现技术，将传感器监测、实时调整车辆通行时间的算法与单片机控制作用相结合，提出了基于单片机的交通控制系统设计方案。8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、LED倒计时、车流量检测及调整、违规检测、紧急处理、时间
2、模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时间手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量检测及调整、交通异常状况判别及处理等相关功能。理论证明该系统能够简单、经济、有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。本设计主要做了如下儿方面的工作：一是确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，二是进行传感器的硬件电路、显示电路等的设计和基本功能要求。三是进行软件系统的设计，对于本系统，本人釆用单片机汇编语言编写，总体上完成了软件的编写。设计任务和基本要求设计一个十字路口交通灯信号控制器，要求如下：1主、支干道交替通行，主干道每次放行30秒，
3、支干道每次放行20秒。2. 绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。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. 十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。5在黄灯亮时，原红灯按1HZ的频率闪烁。6.要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在099s内任意设定。二设计方案该交通灯控制系统的组成框图如2-1所示。状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发生器主要产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到控制每一种工作
4、状态的持续时间。减法计数器的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。减法计数器的状态由BCD译码器译码、数码管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，使红灯闪烁。2 1交通灯控制系统红绿黄00ooe红绿黄红绿黄oo红绿黄cooo红绿黄oo红绿黄本设计能模拟基本的交通控制系统，用红绿黄灯表示禁行，通行和等待的信号发生，还能进行倒计时显示，车流量检测及调整，交通违规处理和紧急处理等功能。倒计时显示倒计时显示可以提醒驾驶员在信号灯灯色发生改变的时间、在“停止”和“通过”两者间作出合适的选择。驾驶员和行人普遍都愿意选择有倒计
5、时显示的信号控制方式，并且认为有倒计时显示的路口更安全。倒讣时显示是用来减少驾驶员在信号灯色改变的关键时刻做出复杂判断的1种方法，它可以提醒驾驶员灯色发生改变的时间，帮助驾驶员在停止”和“通过”两者间作出合适的选择三电路设计1状态控制器设计根据设计要求，各信号灯的工作顺序流程如311所示。信号灯四种不同的状态分别用SO（主绿灯亮，支红灯亮）、si（主黄灯亮，支红灯闪烁）、S2（主红灯亮，支绿灯亮）、S3（主红灯闪烁，支黄灯亮）表示，其状态编码及状态转换图如31一2所示。3-1-1交通信号灯工作流程图CD4029管脚分布及功能表如图31所示啊P评州呼響1015M1312H109CD4U29125
6、45678IIIII.uILDQiDiDoCiQgCOGND入fItIH3CTft/bL?nQ（rQ1XXX0保持仆变01110二进制wiia0f0I0卜进制拗计敷01I00二进制减计黴00001进制威计數XXXXI1*i3 1CD4029管脚分布及功能表2状态译码器主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。他们之间的关系见真值表对于信号灯的状态，表示灯亮，表示灯灭。状态控制器输出主干道信号灯支干道信号灯Q2Q1R（红）Y（黄）G（绿）r（红）y（黄）g（绿）00001100010101001010000111100010根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式:R=
7、Q2*Q1*+Q2*Q1=Q2R=Q2,Y二Q2*Q1Y=（Q2,*QiyG=Q2X*QTG=（Q2*Q1丁r=Q2*Qr+Q2*Ql=Q2r=Q2y=Q2*Qly=（Q2*Qiyg=Q2*Qrg=（Q2*Qr）f现选择半导体发光二极管模拟交通灯，要求门电路输出低电平时，点亮相应的发光二极管。故状态译码器的电路组成见图321所示。321交通灯状态显示电路根据设计任务要求，当黄灯亮时，红灯应按1HZ的频率闪烁。从状态译码器真值表中看出，黄灯亮时，Q1必为高电平；而红灯点亮信号与Q1无关。现利用Q1信号去控制一三态门电路74LS245（或模拟开关），当Q1为高电平时，将秒信号脉冲引到驱动红灯的与非
8、门的输入端，使红灯在黄灯亮期间闪烁；反之将其隔离，红灯信号不受黄灯信号的影响。74LS245的管脚排列及功能表如322所示。Liu匚匚匚匸匚UULJRJ2345678DDIAAiAAA人aan74LS2451011KX_GB1B2B3nnnnnnnnnnG(使能)D1R(方向控制)操作LLB端送至A瑞LHA2S送至BJftHX不传送功能表32274LS245管脚分布及功能表功能介绍：74LS245为双向三态门缓冲器，又称三态数据衷线收发器，其逻辑功能为：当使能控制信号EN=O时。若DIR=1。着则数据传输通路为AB；若DIR=O,则数据传输通路为B-A,当EN=1时，无论DIR为何值，A,B均
9、是高阻断状态。3定时系统根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成30秒、20秒、5秒的定时任务。该定时器由两片CD4029构成的两位十进制可预置减法计数器完成；时间状态由两片74LS47和两只LED数码管对减法计数器进行译码显示；预置到减法计数器的时间常数通过三片8路双向三态门74LS245来完成。三片74LS245的输入数据分别接入30、20、5三个不同的数字，任意输入数据到减法计数器的置入由状态译码器的输出信号控制不同74LS245的选通信号来实现。例如当状态控制器在S1(0201=01)或在S3(Q2Q1=H)时，要求减法计数器按初值5开始计数.故采用S
10、I、S2为逻辑变量而形成的控制信号Q1去控制输入数据接数字5的74LS245的选通信号。由于74LS245选通要求低电平有效，故Q1经一级反向器后输出接相应74LS245的选通信号。同理，输入数据接30的三态门74LS245的选通信号接主干道绿灯信号；输入数据接20的三电位器相串联代替电阻R2。在调试电路时，调节电位器，使输出脉冲周期为1S。态门74LS245的选通信号接支干道绿灯信号。4整体电路图如图41厂厂M74LS245OW:;去2注中-2TJR由M:74LS245DVrf74LS04DUS：LS48D6T、谚2UW:4029BD5V-BDJV:mt?2v.U9.：.40?980我斡翔昇
11、.:TffRW604-17IOffiU6402FFWF飞社三土册如二00*0片g* 4Gv dd二二o.二uW74LS245QJiV4 1整体电路图IF-II|卜壬说处栏电祐*37“IIATB5：32KTAL)XTA12EH-P3J0ZP31/TkDP33丽?3.4froP35空P36殛EOJgVD?WCCX)POKADI332旳筑M3XMIXWR)%D5W.?fXD7yjwnPlKT2E2Pl2Pl3Pl4P畑购PM/MKOPlgXP2JW8P21U9P22A10P2RAHP仙12P2AL3PMJAldP2.7；A1540AOA3u-sySTB055LR宰BlbTVI基于单片机的交通灯控制系
12、统电路图SE76勺CDOKG四调试要点直接将秒信号引入状态控制器脉冲输入端，在该脉冲作用下，模拟主支干道的三色信号灯应按要求依次转换，否则应查找原因。将秒信号引入定时系统电路脉冲信号输入端，在秒脉冲作用下，将三个74LS245的置数选通端依次接地，计数器应以三个不同的置数输入为进制体制，完成减法计算，两位数的码管应有相应的显示，否则应查找原因，把各个单元电路互相连接起来，进行系统通调。五调试过程出现的问题及解决方法1、第一次调试出现红，绿灯同时亮的现象，经过检查电路，找出了问题。2、有些元件实验室没有，我们用其他元件代替使用，完成应有的功能3、面对连线复杂的电路有点不知所措，但后来和其他成员沉
13、住了气完成连线。六电路设计的优缺点我们几个成员通过集体协作，设计出的电路图比较清晰、简易，用了最少的芯片来达到题目要求。所用器件也较常用、易找。操作起来方便，性能较好。但是实验室里所提供的设备与我们设计的电路中一些部分不符，导致在实验时不能很好的实现其功能，也是由于我们考虑的不周全所致。七设计心得体会通过这次数电课程设计，使我对数字电子技术有了进一步的了解，并熟悉和掌握了一些芯片的功能和应用。实际操作与课本上的知识有很大联系，但是在课堂上学习时，我们很难把课本上的知识和实际联系起来。通过连接电路图，不但让我们巩固了知识，也使我们体会到了理论和实践联系起来的真正意义。増强了我们对数电的学习兴趣，而且培养了我们查阅资料，设计电路，还有和别人协作的综合能力。以前对电子器件的认识只停留在表面，通过课设使我们有了更进一步的了解，使我们受益匪浅。八所用到的元器件清单5V电源导线若干74LS245芯片4个74LS472个74LS006个74LS043个CD40293个电阻若干九参考文献清华大学岀版社主编人民邮电出版数字电子技术基础阎石主编数字电路与逻辑设计实验及应用毛期俭数字电子技术基础陈文明组主编中南大学出版
