交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)方案比較

杜海通 唐一均 龔虹賓 李卓恒

摘要：本次設(shè)計(jì)就交通燈控制電路的一個(gè)使用方案作了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，它包括定時(shí)器電路，秒脈沖發(fā)生器電路，譯碼器電路和計(jì)時(shí)器電路。起初1KHz方波脈沖由555定時(shí)器產(chǎn)生，再由三塊74161N相應(yīng)門電路共同控制交通信號(hào)燈4個(gè)狀態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換;用6塊74LS190N單時(shí)鐘十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，6塊4511BP七段顯示譯碼器與6塊七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)，3塊顯示十位，3塊顯示個(gè)位，通過(guò)紅，綠，黃燈的亮去控制相應(yīng)的倒計(jì)時(shí)模塊去進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。最后，通過(guò)仿真表明該設(shè)計(jì)可行。

關(guān)鍵詞：交通燈，定時(shí)系統(tǒng)，秒脈沖發(fā)生器，譯碼器，計(jì)時(shí)器

一、前言

隨著我國(guó)城市化建設(shè)的發(fā)展，人民的生活水平日漸提高，越來(lái)越多的汽車進(jìn)入了尋常老百姓的家庭，再加上政府大力發(fā)展公交車，出租車，使得道路上的車輛越來(lái)越多，許多大城市如北京，上海等均出現(xiàn)了道路交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。所以，如何采用合適的控制方法，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。在這種情況下，道路交通信號(hào)燈開始發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，并已成為交管部門管理交通的重要工具之一。交通控制器的設(shè)計(jì)有采用軟硬件兩種方案。一般來(lái)說(shuō)，采用軟件的方案可通過(guò)編制程序的方法靈活滿足各種用戶的要求，不需要改變硬件結(jié)構(gòu)，但成本相對(duì)要高一些;而采用數(shù)字電路的硬件方案也能較好的滿足要求，而且各種實(shí)現(xiàn)的方案也很多，但硬件的方案往往隨設(shè)計(jì)參數(shù)要做一定的變化，所以靈活性較差。這次設(shè)計(jì)我采用數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方案，以便更好的鞏固在校所學(xué)的知識(shí)，將理論運(yùn)用于實(shí)踐。本次設(shè)計(jì)方案比較新穎，采用8總線收發(fā)器和可預(yù)制可逆計(jì)數(shù)器，使參數(shù)按設(shè)計(jì)需要變更更靈活，而且還設(shè)置了完整的地倒計(jì)時(shí)功能設(shè)計(jì)，因而控制和顯示方案具備，具有很好的實(shí)用價(jià)值。

二、總體方案設(shè)計(jì)

交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字，丁字等交叉路口。它由控制電路進(jìn)行控制，并指導(dǎo)車輛和行人安全有序的通行。交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)方法很多，可由多種電路來(lái)構(gòu)成，如單片機(jī)電路（圖1），數(shù)字邏輯電路（圖2）。在本設(shè)計(jì)中，采用數(shù)字邏輯電路控制系統(tǒng)，與另一種電路相比，該電路具有價(jià)格低，設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，元件少，體積小，性能好，可靠性高的特點(diǎn)。因此，在很多城市的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)中，均采用數(shù)字邏輯電路。

（一）方案一

圖1就是方案一的原理圖。單片機(jī)是核心元件，包括微處理器，存儲(chǔ)器，輸入輸出口及其他功能部件。它們通過(guò)地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線連接起來(lái)。通過(guò)輸入輸出口線與外部設(shè)備及外圍芯片相連。硬件電路較為簡(jiǎn)單，主要用軟件來(lái)控制，控制方式靈活多樣，并可利用中斷等方式通過(guò)程序方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)。它的特點(diǎn)是用軟件設(shè)計(jì)代替了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的性比價(jià)。但在設(shè)計(jì)時(shí)硬件和軟件均要設(shè)計(jì)，抗干擾性差，不通用，并且需要有借口電路與之配套，價(jià)格中等，制造較難，維修亦較難。

（二）方案二

圖2就是方案二的原理圖。數(shù)字邏輯電路控制系統(tǒng)主要由各種邏輯元件構(gòu)成，包括計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器以及各種門電路，硬件設(shè)計(jì)思路非常簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，元件少，體積小，穩(wěn)定性好，可靠性和性價(jià)比都很高。難點(diǎn)在于電路的連線復(fù)雜，維護(hù)起來(lái)比較麻煩。

（三）方案選擇

比較了兩個(gè)方案后，可以發(fā)現(xiàn)方案二比方案一更簡(jiǎn)單適用。數(shù)字邏輯電路具有價(jià)格低，設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，元件少，體積小，性能好，可靠性高的特點(diǎn)。雖然方案二維護(hù)電路較難，但是方案一也不簡(jiǎn)單。故，綜合考慮，這里選擇方案二，數(shù)字邏輯電路。電路框圖如下所示

參考文獻(xiàn)

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