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1、交通灯控制器,指导老师：邵婷婷 设计组员：赵永强 王艳维 李广康,一 基本功能要求,能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿灯指示状态（两组红黄绿灯）；,两组数码管实现倒计时显示，东西方向绿灯45s 南北绿灯60s，由绿灯变红灯转换过程中，黄灯5s过渡。,二 要求分析,本题需要时钟控制和驱动数码管显示时间以及红绿黄三种LED灯亮暗，有数字系统控制和单片机控制两种。,系统中要求有45s,60s,5s三种定时信号，定时起始信号由主控制电路给出，定时时间结束信号也输入到主控制电路，并通过主控制电路去开起或关闭三色交通灯。,主控制电路实本题的核心，它的输入信号来自三个定时信号。,红 黄 绿,红 黄
2、 绿,译码驱动电路,主控电路,45s定时,60s定时,5s定时,时基电路,显示驱动电路,数码显示,东西方向,南北方向,交通灯状态序表,东西绿灯45s黄灯5s红灯65s,南北绿灯60s黄灯5s红灯50s,西,东,北,南,方案一 数字电路系统,系统由控制器和处理器组成，控制器接收外部系统时钟信号。处理器由定时器和译码显示器组成。定时器能向控制器发出定时信号，译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号。,秒脉冲发生器,定时器,控制器,译码器,数码显示,三色交通灯,下页,三 方案分析,系统框图,定时器由系统秒脉冲和同步计数器构成。时钟脉冲上升沿到来时，在控制信号ST的作用下，计数器从零开始计数，并向控
3、制器提供模M45、M5、M60信号，即Tl、Tx、Ty。定时器框图如下。,Q3 Q2 Q1 Q0 74LS163 CTtCR D3 D2 D1 D0,CTp,Q3 Q2 Q1 Q0 74LS163 CTtCR D3 D2 D1 D0,CTp,CO,&,St,1,1,TX,&,CP,TL,TY,定时器,返回,控制器 控制器是交通管理的核心，它能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。,TX=5s，TL=45s，TY=60s，选用两个D触发器FF1、FF0为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL,TY和TX，当控制器处于Qn1Q0n 00状态时，如果TL 0，则控制器保持在00状
4、态；否则，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项X表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。,TX,TX,译码器,系统输出是在Q1Q0驱动下的六个信号灯，各状态与信号灯的关系由表1-2给出。,译码器状态图,器件:选用74LS138或74LS139,返回,秒脉冲电路,使用价格低廉的 32768HZ 晶体，在配上 CD4060 电路，电压范围为 3 18V，静态电流随电压提高而上升，在+5V 供电时，静态电流约 0.25 5uA，在 3.0V 电池供电时会停振。,返回,方案二 单片机控制电路,AT89S51,电源,时钟电路,复位电路,交
5、通灯时间显示,三色交通灯,基于AT89S51来实现交通灯控制,理论框图,时钟电路,XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。,复位电路,复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。,复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零,计时显示,，,分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。LED数码管有共
6、阳、共阴之分。图3-4是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号图。,四 方案确定,方案二 优点：所需芯片只有一个AT89S51单片机，电路简单，成本低，可靠性高，抗干扰能力强，灵活性高，红绿灯亮的时间可以在程序里任意设置。缺点：程序复杂，编写与调试需要很多时间,根据上述两种方案的对比，我们确定使用方案二。,方案一 缺点：需要的芯片有两片74LS153(双四选一数据选择器)，三片74LS74(双D触发器),两片74LS163（可预置四位二进制计数器）,74LS139（二线-四线译码器）,74LS04（六反相器），CD4060。所需芯片多，造价大。而且电路复杂，连线较多，焊接麻烦。优点：不用编写程序，只要硬件正确便可工作。,AT89S51单片机简介AT89S51为ATMEL所生产的可电气烧录清洗的8051相容单芯片，内带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，高性能8位微处理器。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器。,模拟电路图,开始,89S51初始化,计时45s,东西黄灯 南北红灯,计时5s,东西红灯 南北绿灯,东西绿灯 南北红灯,计时60s,东西红灯 南北黄灯,计时5s,Y,Y,Y,Y,N,N,N,N,单片机实现的程序流程图,结束,
