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        交通信號燈控制電路的設計方案比較

        2021-12-24 21:07:27杜海通唐一均龔虹賓李卓恒
        電子樂園·上旬刊 2021年3期

        杜海通 唐一均 龔虹賓 李卓恒

        摘要:本次設計就交通燈控制電路的一個使用方案作了詳細的分析和設計,它包括定時器電路,秒脈沖發(fā)生器電路,譯碼器電路和計時器電路。起初1KHz方波脈沖由555定時器產(chǎn)生,再由三塊74161N相應門電路共同控制交通信號燈4個狀態(tài)的循環(huán)轉(zhuǎn)換;用6塊74LS190N單時鐘十進制可逆計數(shù)器,6塊4511BP七段顯示譯碼器與6塊七段數(shù)碼管實現(xiàn)倒計時的設計,3塊顯示十位,3塊顯示個位,通過紅,綠,黃燈的亮去控制相應的倒計時模塊去進行倒計時。最后,通過仿真表明該設計可行。

        關鍵詞:交通燈,定時系統(tǒng),秒脈沖發(fā)生器,譯碼器,計時器

        一、前言

        隨著我國城市化建設的發(fā)展,人民的生活水平日漸提高,越來越多的汽車進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越多,許多大城市如北京,上海等均出現(xiàn)了道路交通超負荷運行的情況。所以,如何采用合適的控制方法,越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。在這種情況下,道路交通信號燈開始發(fā)揮了越來越重要的作用,并已成為交管部門管理交通的重要工具之一。交通控制器的設計有采用軟硬件兩種方案。一般來說,采用軟件的方案可通過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,而且各種實現(xiàn)的方案也很多,但硬件的方案往往隨設計參數(shù)要做一定的變化,所以靈活性較差。這次設計我采用數(shù)字電路的設計方案,以便更好的鞏固在校所學的知識,將理論運用于實踐。本次設計方案比較新穎,采用8總線收發(fā)器和可預制可逆計數(shù)器,使參數(shù)按設計需要變更更靈活,而且還設置了完整的地倒計時功能設計,因而控制和顯示方案具備,具有很好的實用價值。

        二、總體方案設計

        交通信號燈是交通安全產(chǎn)品中的一個類別,是為了加強道路交通管理,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。它由控制電路進行控制,并指導車輛和行人安全有序的通行。交通信號燈控制電路的設計方法很多,可由多種電路來構(gòu)成,如單片機電路(圖1),數(shù)字邏輯電路(圖2)。在本設計中,采用數(shù)字邏輯電路控制系統(tǒng),與另一種電路相比,該電路具有價格低,設計思路簡單,元件少,體積小,性能好,可靠性高的特點。因此,在很多城市的交通信號燈控制系統(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。單片機是核心元件,包括微處理器,存儲器,輸入輸出口及其他功能部件。它們通過地址總線,數(shù)據(jù)總線和控制總線連接起來。通過輸入輸出口線與外部設備及外圍芯片相連。硬件電路較為簡單,主要用軟件來控制,控制方式靈活多樣,并可利用中斷等方式通過程序方便的實現(xiàn)調(diào)時。它的特點是用軟件設計代替了硬件設計,提高了系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的性比價。但在設計時硬件和軟件均要設計,抗干擾性差,不通用,并且需要有借口電路與之配套,價格中等,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,包括計數(shù)器,觸發(fā)器以及各種門電路,硬件設計思路非常簡單,價格低廉,元件少,體積小,穩(wěn)定性好,可靠性和性價比都很高。難點在于電路的連線復雜,維護起來比較麻煩。

        (三)方案選擇

        比較了兩個方案后,可以發(fā)現(xiàn)方案二比方案一更簡單適用。數(shù)字邏輯電路具有價格低,設計思路簡單,元件少,體積小,性能好,可靠性高的特點。雖然方案二維護電路較難,但是方案一也不簡單。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

        [1]畢滿清,電子技術實驗與課程設計。北京:機械工業(yè)出版社,2001

        [2]閻石主編,數(shù)字電子技術基礎(第五版)。北京:高等教育出版社,2009

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