交通信号灯的自动控制

交通信号灯的自动控制

1. 设要求以及要紧内容 (1)

2.总体设计 (1)

2.1．555秒脉冲模块设计 (1)

2.2．操纵单元设计 (2)

2.2.1 4秒定时电路 (2)

2.2.2 6秒定时电路 (3)

2.2.3 25秒定时电路 (4)

2.2.4 JK时序电路 (4)

2.2.5时序信号 (6)

3.设计心得 (6)

4.参考文献 (7)

5.附录 (8)

交通灯的自动操纵

1. 设要求以及要紧内容

1.通常情形下，大道绿灯亮，小道红灯亮；

2.若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再通过4秒，大道由黄灯变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯；

3. 小道变绿灯后，若大道来车不到3辆，则通过25秒钟后自动由红灯变为黄灯，再通过4秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯；

4.假如小道在绿灯亮时，小道绿灯亮的时刻还没有到25秒，只要大道检测到差不多超过3辆车在等候，那么小道应赶忙由绿灯变为黄灯，再通过4秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。

2.总体设计

第一由一个555发生产生一个秒脉冲，提供给FPGA一个时钟信号，然后通过操纵单元处理以后输出给信号灯。总体原理框图如图1

图1 原理框图

2.1．555秒脉冲模块设计

产生秒信号的电路有多种形式，如图2 是利用555 定时器组成的秒信号发生器。当接通电源以后，因为电容上的初始电压为零，无哦一输出为高电平，并开始经电阻R向电容C充电。当充到输入电压为V1=Vt+时，输入跳变为低电平，电容C又通过电阻R开始放电。当放电至V1=Vt-时，输出电位又跳变成高电平，电容C重新开始充电如此周而复始，电路便不停地振荡。V1和Vo的电压波形如图3所示。因为该电路输出脉冲的周期为T≈0.7（R1+2R2）C。若T=1S，令C=10，R1=39K，则。取固定电阻与的电位器相串联代替电阻R2。在调试电路时，调试电位器R P，使输出脉冲为1s。

图3 秒脉冲信号图2 555秒脉冲发生器

图4 555秒信号时序

该发生器每秒发生一个高电平和低电平，周而复始的进行。

2.2．操纵单元设计

2.2.1 4秒定时电路

图5 4S定时器

在那个装置中使用同步清零法实现定时4S的发生器。其构成原理为把QC与LDN相连ABCD同时置零，让它的预置数为零。输入的时钟信号是由555定时电路提供。当每来一个时钟信号时该计数器就计数一个数，直到输出为0100时该计数器赶忙清零，如此就实现了4S 计时。

图6 4S定时器时序信号

该图为4S定时发生器的时序图，从上图可知：仿真波形和上面的秒数差了0.5秒时因为，CLK_1HZ波形刚开始是半个周期就有一个高电平的缘故。以下时序图也如此

2.2.2 6秒定时电路

图7 6秒定时器

在那个装置中使用同步清零法实现定时6S的发生器。其构成原理为把QBQC于LDN相连ABCD同时置零，让它的预置数为零。输入的时钟信号是由555定时电路提供。当每来一个时钟信号时该计数器就计数一个数，直到输出为0110时该计数器赶忙清零，如此就实现了6S计时。

图8 6秒定时器时序信号

2.2.3 25秒定时电路

图9 25秒定时器

图10 25S秒定时器时序信号

该图为25定时发生器的时序图。在第25S有一个高电平输出

2.2.4 JK时序电路

图11 JK时序电路

该时序电路确实是把当前的状态锁存起来，使同意的时钟信号在接口电路的输出端保持一段时刻锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。在那个地点能够利用该性质使时刻发生延时，如此就能够实现使每个信号灯坚持一定的时刻等下一个时刻信号输入时才发生改变，紧接着该信号坚持所设计的时刻再等下一个信号来时才发生改变，着样周而复始的进行下去。例如若要实现以下的功能小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再通过4秒，大道由黄灯

变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯。我们就能够让黄绿灯信号在时序电路中储备6秒，接着一个黄灯信号输入时时序电路中的绿灯信号变为黄灯信号并在时序电路中坚持4秒。等红灯信号来时黄灯信号消逝，现在输出为红灯信号，如此就使红灯信号输出为高电平，交通灯显示为红灯，如此就能够实现以上的要去。

以下为JK锁存电路的功能表。其中T1,T2,T3分不为4S，6秒，25秒定时器的溢出信号，S为传感器,Q2,Q1,Qo分不为3个JK触发器输出端口信号。

该时序电路的驱动方程：

J2=T3*Q1*Qo K2=0

J1=T2*Q2’Qo K=(T1*Q2’*Qo’)’

J0=S*Q2’Q1’+T1Q2’Q1 K=0

特点方程Q N+1=JQ’+K’Q

状态方程为

Q2N+1=T3Q’Q1Qo

Q1N+1=T2Q2’Q1’Qo+T1Q2’Q1Qo’

Q0N+1=S*Q2’Q1’Qo’+T1Q2’Q1Qo’=(SQ2’Q1’+T1Q2’Q1)Qo’

T1 T2 T3 M S Q2 Q1 Qo Q2N+1 Q1N+1 Q3N+1 X X X X 1 0 0 0 0 0 1

X 1 X X X 0 0 1 0 1 0

1 X X X X 0 1 0 0 1 1

X X X 1 X 0 1 1 0 0 0 .X X 1 X X 0 1 1 1 0 0

1 X X X X 1 0 0 0 0 0

2.2.5时序信号

图12 JK时序信号

1.开始的状态为：大道绿灯亮，小道红灯亮；

2.前6S时大道的绿灯输入信号为高电平，状态为亮，而红，黄灯输入信号为低电平，状态为暗；小道的红灯输入信号为高电平，状态为亮，而黄，红灯输入信号为低电平，状态为暗。

3.在后来的4S中大道的黄输入信号为高电