交通信号灯控制系统创新设计及仿真分析答辩

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,交通信号灯控制系统的设计及仿真分析,1,课题背景和意义,随着社会的发展和进步，路上的车辆越来越多，而道路建设往往跟不上城市发展的速度，因此城市交通问题日益突出，经常在十字路口等交通繁忙的地方发生堵塞情况，出现交通混乱。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。我国汽车工业正处在起步阶段，限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修路，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。,2,这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。,研究城市交通信号控制系统具有相当的学术价值和实用价值，适应未来的城市交通的发展，从长远来看该研究具有巨大的现实意义。,3,研究内容及手段,研究内容：交通信号灯控制系统的各组成部分，主要有定时系统，显示电路及秒脉冲发生器。,研究手段：借助,multisim,进行仿真,4,信号灯控制系统流程图,5,定时系统电路设计图,6,三片,74LS245,在此电路中用于向减法计数器输入,30,，,20,，,5,这三个数，保证状态循环顺利进行，,A1A8,计数方式为,BCD,码。即用四位二进制表示一位十进制数。,A1A4,为低四位，,A5A8,为高四位。故,30,用,BCD,码表示为，,20,表示为，,5,为，故连接如图。,7,两片,4029BD,为,4,为可预置二进制,/,十进制可逆计数器，,BD=1,时进行二进制计数，,BD=0,时，进行十进制计数，,UD=1,时进行加法计数，,UD=0,时进行减法计数。,本设计中要用十进制减法计数器，故使,BD=0,，,UD=0,，即都接地。,PE,为预设控制。,PE=1,时,Q0Q1Q2Q3=ABCD,PE=0,时正常计数。,TC,为进位输出端，个位倒计时为,0,时，给十位发出脉冲，十位进行一次减计数。图中两片,4029,分别负责读取,74LS245,的高四位和低四位，从而进行十进制减法计数。,8,中规模集成电路,74LS47,为七段显示译码器，输入端,A1,、,A2,、,A3,和,A4,接收,4,位二进制码，输出端,Qa,、,Qb,、,Qc,、,Qd,、,Qe,、,Qf,和,Qg,分别驱动,7,段显示器的,7,段。,9,七段显示译码电路真值表,10,定时系统仿真图,11,显示电路设计图,12,主控制电路有,4,种状态，设这,4,种状态依次用,S0(,主绿灯亮，支红灯亮,),、,S1(,主黄灯亮，支红灯闪烁,),、,S2 (,主红灯亮，支绿灯亮,),、,S3,（主红灯闪烁，支黄灯壳,),表示，此处,4029BD,用作二进制加法计数器，故,BD=1,，,UD=1,，即接电源,VCC,。从而实现以下四种状态的循环。,13,交通信号灯信号状态真值表,14,根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式如下，从而称为电路设计的依据。,15,74LS125,为三态门，所谓三态门，是指其输出有,3,种状态，即高电平、低电平和高阻态,(,开路状态,),。 在高阻态时，其输出与外接电路呈断开状态。,当,=0,时，与普通与非门的逻辑功能相同；,当,=1,时，不论,A,、,B,的状态如何，输出为高阻态。,因此，当 为低电平时，将秒脉冲信号引到驱动红灯的与非门的输入端，使红灯在黄灯亮期间闪烁；反之将其隔离，使红灯信号不受黄灯信号的影响。,16,显示电路仿真图,17,秒脉冲发生器电路设计图,由,555,定时器组成的秒脉冲发生器，输出脉冲周期公式为,T 0.7(R1,2 R2)C,使,T=1s,，令,C=10uF,R1=39k R251K,。,18,秒脉冲发生器仿真图,19,20,30s,倒计时，即,S0=00,时，要求主干道绿灯亮，支干道红灯亮。,20s,倒计时，即,S2=10,时，要求主干道红灯亮，支干道绿灯亮。故在这两个状态上各加一个与非门，另一端分别连到表示,30s,和,20s,的,74LS245,的触发信号上。,5s,倒计时，即为,S1=01,和,S3=11,时，均为,Q1=1,，故只需把,Q1,与表示,5s,的,74 74LS245,的触发信号连接。,21,总电路图,22,总电路仿真图,23,总结,本系统由数字电路组成，整个系统主要由定时系统、状态控制器，状态显示电路及秒脉冲发生器组成。定时系统用两片,CD4029,构成,2,位十进制可预置减法计数器，时间显示状态由两片中规模集成电路,74LS47,和两个共阳极,LED,七段数码管进行译码显示，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,来设定。状态控制器以,CD4029,为核心。状态显示电路用发光二极管来模拟交通灯。秒脉冲发生器以,NE555,芯片为核心，设计产生周期为,1s,的秒冲。从而设计出主干道交替通行的交通灯控制系统。,24,