交通灯课程设计正文毕业设计(论文)word格式.doc
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1、1.前言交通灯的历史19世纪初,在英国中部的约克城,红、绿装分别代表女性的不同身份。其中,着红装的女人表示我已结婚,而着绿装的女人则是未婚者。后来,英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故,于是人们受到红绿装启发,1868年12月10日,信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了,由当时英国机械师德哈特设计、制造的灯柱高7米,身上挂着一盏红、绿两色的提灯-煤气交通信号灯,这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下,一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩 ,它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭,使一位正在值勤
2、的警察也因此断送了性命。 从此,城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年,在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯,不过,这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市,相继重新出现了交通信号灯。 红黄绿交通灯的出现随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要,第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器,被安装在纽约市五号街的一座高塔上,由于它的诞生,使城市交通大为改善。 黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎,他怀着“科学救国”的抱负到美国深造,在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天,他站在繁华的十字路口等待绿灯信号,当他看到红灯而正要过去时,一
3、辆转弯的汽车呼地一声擦身而过,吓了他一身冷汗。回到宿舍,他反复琢磨,终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯,提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族,遍及全世界陆、海、空交通领域了。 交通灯颜色对视觉的影响 其实,用这三色来作交通讯号和人的视觉机能结构和心理反应有关。 我们的视网膜含有杆状和三种锥状感光细胞。杆状细胞对黄色的光特别敏感,三种锥状细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。由于这种视觉结构,人最容易分辨红色与绿色。虽然黄色与蓝色也容易分辨,但因为眼球,对蓝光敏感的感光细胞较少,所以分辨颜色,还是以红、绿色为佳。所以,交通灯用
4、什么颜色也是有大学问的呀 ! 颜色也有活动 (activity)的含意,要表达热或剧烈的话,最强是红色,其次是黄色。绿色则有较冷及平静的含意。因此,人们常以红色代表危险,黄色代表警觉,绿色代表安全。 而且,由于红光的穿透力最强,其他颜色的光很容易被散射,在雾天里就不容易看见,而红光最不容易被散射,即使空气能见度比较低,也容易被看见,不会发生事故。所以我们用红色表示禁止。2.总体设计方案2.1方案比较方案一:用数电电子技术来实现交通灯控制交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源,译码器输出
5、两组信号灯的控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统的主要部分,由它控制定时器和译码器的工作。图中:TL:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒,即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到,TL=1,否则,TL=0。TY:表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到,TY=1,否则,TY=0。ST:表示定时器到了规定的时间后,由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。图1系统的原理框图交通灯控制器(1)甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时,控制器发出状态信号ST,转到下一工作状态。(2)乙车道黄灯亮,乙车道红
6、灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行,乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。(3)甲车道红灯亮,乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行,乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。(4)甲车道红灯亮,乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行,乙车道上位过县停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时,控制器发出状态转换信号ST,系统又转换到第(1)种工作状态。交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控
7、制器的四种状态编码为00、01、11、10,并分别用S0、S1、S3、S2表示,则控制器的工作状态及功能如表1、2所示,控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见,把灯的代号和灯的驱动信号合二为一,并作如下规定:控制状态信号灯状态车道运行状态S0(00)甲绿、乙红甲车道通行,乙车道禁止通行S1(01)甲黄、乙红甲车道缓行,乙车道禁止通行S3(11)甲红、乙绿甲车道禁止通行,乙车道通行S2(10)甲红,乙黄甲车道禁止通行,乙车道缓行AG=1甲车道绿灯亮甲车道通行BG=1乙车道绿灯亮乙车道通行AY=1甲车道黄灯亮甲车道缓行BY=1乙车道黄灯亮乙车道缓行AR=1甲车道红灯亮甲车道禁止通
8、行BY=1乙车道红灯亮乙车道禁止通行。如表1。控制状态信号灯状态车道运行状态S0(00)甲绿、乙红甲车道通行,乙车道禁止通行S1(01) 甲黄、乙红甲车道缓行,乙车道禁止通行S3(11)甲红、乙绿甲车道禁止通行,乙车道通行S2(10)甲红,乙黄甲车道禁止通行,乙车道缓行AG=1甲车道绿灯亮甲车道通行BG=1乙车道绿灯亮乙车道通行AY=1甲车道黄灯亮甲车道缓行BY=1乙车道黄灯亮乙车道缓行AR=1甲车道红灯亮甲车道禁止通行BY=1乙车道红灯亮乙车道禁止通行表1方案二:图2. 交通控制灯电路设计如图1所示为交通控制电路设计方案图,根据概述中的设计思想及方法来实现下图的交通指示灯状态转换图中描述的指
9、示灯的转换及每种状态维持的时间(用数码显示管来显示)。方案三:采用MAX7000S系列的EPM128L_7芯片设计采用这种设计主要就在芯片使用,但是所使用的芯片比较贵,并且软件的设计比较大,而且对软件的设计需要借助一定的工具,然而使用这种逻辑编程的工具很贵。方案四:用单片机技术来实现交通灯控制采用单片机AT89C51来设计并制作,这种方案的硬件较少,基本上硬件没什么难度,用单片机来实现交通灯控制是最容易实现的,而且该电路可靠性也很高,但是这是要求设计者要有单片机编程的基础上才能完成设计。由于本人单片机编程基础不是很好,所以选用了数字电子技术来实现交通灯控制。2.2方案的论证与选择由于我们做的是
10、数字电路的课程设计,而且通过对以上三种方案的可行性的比较,同时为了加深对数电知识的理解和掌握,此次设计我们悬着了方案一,用数电电子技术来实现交通灯控制。3.单元模块设计:3.1电源模块电源模块主要为交通灯控制电路提供电源,其主要结构是由220V市电通过一个变压器降压,再通过由二极管构成的整流桥转换成直流电,再通过滤波和稳压,最后输出我们需要的5V直流电压。如图3。图3 电源的设计3.2秒脉冲发生器NE555的特点有:1.只需简单的电阻器、电容器,即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广,可由几微秒至几小时之久。2.它的操作电源范围极大,可与TTL,CMOS等逻辑电路配合,也就是它的输出电平及
11、输入触发电平,均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。3.其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳,且价格便宜。Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ,通常被连接到电路共同接地。Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC,下缘须低于1/3 VCC 。 Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位,移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。 Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会
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