第一篇：新型交通燈控制管理器

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)

課程題目：新型交通燈控制管理器設(shè)計(jì)成員：王昕指導(dǎo)教師：谷金清

課程設(shè)計(jì)

徐盼盼 梁佳欣 鄧裕明 孔維敬 1.題目

新型交通燈控制管理器 2.主要技術(shù)指標(biāo)

東西南北兩個(gè)方向的信號(hào)燈必須交替工作，顯示采用LED光柱或數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)的方式，遇有緊急情況可人為將兩個(gè)方向都設(shè)置為紅燈。3.方案論證及選擇

方案一：用時(shí)間控制交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換

（1）本方案的主要思想是用時(shí)間控制交通燈狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，時(shí)間變化是有規(guī)律的。先南北直行紅燈亮，而后黃燈亮3秒，再直行綠燈亮27秒，黃燈亮3秒；然后南北轉(zhuǎn)彎綠燈亮，黃燈亮，南北交通燈都亮紅燈；東西交通燈以同樣規(guī)律變化。（a）每次綠燈變紅燈時(shí)，要求黃燈先亮3秒，黃燈亮?xí)r，綠燈滅。

（b）要求在綠燈亮（通行時(shí)間內(nèi)）和紅燈亮（禁止通行時(shí)間內(nèi)）時(shí)均有倒計(jì)時(shí)顯示。所以基本符合現(xiàn)實(shí)功能，能夠指揮車(chē)輛在十字路口完成左轉(zhuǎn)和不同路口的直行。（2）基本功能、擴(kuò)展功能分析

考慮交通燈的功能，一個(gè)十字路口至少需8組交通燈：東西南北各兩組，一組指揮轉(zhuǎn)彎，一組指揮直行。而設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是控制交通燈的亮滅。考慮南北、東西方向燈的亮滅規(guī)律相同，故可以考慮用四組交通燈來(lái)模擬實(shí)際的八組交通燈：東西兩組燈，南北兩組燈，分別用來(lái)指示轉(zhuǎn)彎和直行。可用計(jì)數(shù)器控制時(shí)間，在不同的時(shí)間顯示不同的燈。根據(jù)設(shè)計(jì)分析，可以采用如下方案實(shí)現(xiàn)交通燈顯示：通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)時(shí)，不同的時(shí)間輸出不同的使能信號(hào)，使各方向的不同交通燈顯示不同的顏色。夜間車(chē)少需交通燈，則紅燈、綠燈滅，黃燈閃爍使司機(jī)明白前方為十字路口，小心行駛。倒計(jì)時(shí)顯示需設(shè)計(jì)不同的倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，顯示不同方向交通燈的顯示時(shí)間，通過(guò)數(shù)碼管顯示時(shí)間，使行人方便

（3）方案二：當(dāng)交通燈自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，通行方向進(jìn)行24S倒計(jì)時(shí)，其中綠燈時(shí)間為20S，在此期間禁行方向一直為紅燈，計(jì)數(shù)器在交通燈變方向時(shí)重復(fù)計(jì)數(shù)。當(dāng)調(diào)到手動(dòng)狀態(tài)時(shí)可提供脈沖讓交通燈循環(huán)變快或變慢。電路還有夜間功能，夜間時(shí)打到此檔，則電路停止循環(huán)工作，只有黃燈閃爍。當(dāng)南北向綠燈亮，而東西向紅燈亮?xí)r，使南北向的74LS168以減法計(jì)數(shù)器方式工作，從數(shù)字“24”開(kāi)始下減，當(dāng)減倒“00”時(shí)，南北向綠燈滅，紅燈亮，而東西向紅燈滅，綠燈亮。方案三：此方案紅綠燈控制器主要有四塊555和一些阻容元件接成單穩(wěn)延時(shí)電路，四級(jí)電路首尾相接，依次延時(shí)觸發(fā)，使交通燈依次出現(xiàn)一黃一紅（色）信號(hào)，指揮行人和車(chē)輛在十字路口有秩序地通行（綠）---提醒注意（黃）---禁止通行（紅）。當(dāng)剛接通電源時(shí)，開(kāi)啟脈沖經(jīng)IC(CD4011)門(mén)電路和R1、C1延遲，C2、R22微分后，觸發(fā)IC2。IC2和R4～R7、C6組成單穩(wěn)延時(shí)電路，其定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短取決于K1的置檔位置，延時(shí)td=1.1RC6,設(shè)定時(shí)間分別為60秒、45秒、30秒。暫穩(wěn)結(jié)束時(shí)，IC2的3腳轉(zhuǎn)呈低電平，經(jīng)C3、R23微分后，其下降沿又觸發(fā)IC3，形成第二級(jí)單穩(wěn)延時(shí)，依次觸發(fā)定時(shí)，完成綠色燈亮---黃色燈亮（8秒、10秒、12秒）---紅色燈亮（60秒、45秒、30秒）的循環(huán)周期。

本線路為控制電路及指揮崗?fù)?nèi)的監(jiān)控顯示部分。若真正用于交通指揮，應(yīng)使控制信號(hào)去激勵(lì)固態(tài)繼電器，然后去驅(qū)動(dòng)三色光燈泡。經(jīng)過(guò)討論研究，方案二原理清晰，易于操作。4.電路仿真

4.系統(tǒng)組成框圖

6.單元電路設(shè)計(jì)

本部分由三部分組成：脈沖發(fā)生部分、紅綠燈顯示、倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)顯示。

脈沖發(fā)生部分：下圖為NE555組成的多諧振蕩電路，產(chǎn)生1Hz的方波，用來(lái)計(jì)數(shù)器的CP信號(hào)。

紅綠燈顯示：由八位單向移位寄存器組成計(jì)數(shù)器電路，對(duì)時(shí)間t進(jìn)行計(jì)數(shù)。經(jīng)反相器及與門(mén)組成的譯碼器輸出，分別控制東西南北各燈，其中黃燈為閃爍亮。

倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器：

7.總體電路圖

8.調(diào)試過(guò)程及測(cè)試結(jié)果

按照電路圖焊接完電路后，再依照管腳仔細(xì)檢查電路，以確 保沒(méi)有錯(cuò)誤。由于本次電路比較復(fù)雜，而且有些芯片實(shí)驗(yàn)室暫時(shí)沒(méi)有，所以只好用功能相近的芯片代替，因此管腳需要重新分布。把電路接上電源和單脈沖后開(kāi)始調(diào)試電路，由于電路復(fù)雜，接線多，所以難免出現(xiàn)漏接，錯(cuò)接現(xiàn)象，因此我們認(rèn)真調(diào)試，爭(zhēng)取能把電路調(diào)試成功。開(kāi)始時(shí)，數(shù)碼管有個(gè)沒(méi)有亮燈，而且代替交通燈的二極管只有紅燈亮。并不符合測(cè)試電路的要求。于是我們仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的電源端接線沒(méi)有焊牢，導(dǎo)致沒(méi)有顯示。重新焊接后數(shù)碼管正常顯示。在輸出脈沖時(shí)發(fā)現(xiàn)黃燈不停閃爍，按下夜間控制開(kāi)關(guān)，黃燈閃爍，說(shuō)明夜間部分沒(méi)有問(wèn)題。但是數(shù)碼管沒(méi)有按照24秒計(jì)時(shí)，我們檢查計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器置入數(shù)據(jù)時(shí) 可以進(jìn)行減法運(yùn)算，黃燈亮滅時(shí)紅燈卻沒(méi)有亮，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行減法運(yùn)算。仔細(xì)察看電路的計(jì)數(shù)器焊接點(diǎn)，終于發(fā)現(xiàn) 74LS190的CP脈沖端沒(méi)有接入另一個(gè)74LS190的管腳，使其無(wú)法根據(jù)脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)及減法運(yùn)算。連接后，數(shù)碼管正常計(jì)數(shù)。焊接過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，如果不加以糾正將使電路無(wú)法工作，而且這個(gè)問(wèn)題很難檢查出來(lái)，也只能利用萬(wàn)用表檢查，我們剛發(fā)現(xiàn)是由于接上電路發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管是一直點(diǎn)亮的，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是由于一個(gè)焊點(diǎn)虛焊導(dǎo)致或門(mén)的一端輸入為接空引起的。由于電路的復(fù)雜和焊接的繁雜，導(dǎo)致我們無(wú)法很好的仔細(xì)檢查每個(gè)焊接點(diǎn)的錯(cuò)誤，因此電路有時(shí)不穩(wěn)定，數(shù)碼管顯示時(shí)隱時(shí)現(xiàn)。但最后我們還是終于把電路調(diào)試成功，完全符合課程設(shè)計(jì)的要求。9.主要元件清單

芯片：7448N、4個(gè) 74192N、4個(gè) 74LS164D、1個(gè) 74LS04、1個(gè) 74LS08、3個(gè) 74LS00、1個(gè) NE555、1個(gè) 共陰數(shù)碼管、4個(gè) 二極管：IN4007、6個(gè)

電阻：240Ω、28個(gè) 470Ω、6個(gè) 1KΩ、1個(gè) 30KΩ、1個(gè) 電容：10微法 1個(gè)

發(fā)光二極管：紅色2個(gè)、黃色2個(gè)、綠色2個(gè) 排針：P10、一排 導(dǎo)線若干 10.總結(jié)

電1302 34 王昕：本周的焊接電路實(shí)驗(yàn)我們選做的事交通燈控制電路，電路比較復(fù)雜，而且芯片有些也被代替了，但是我們?nèi)匀话堰@個(gè)電路做好了。在這期間我們查閱了大量的資料，并且上網(wǎng)查了有關(guān)管腳和電路圖的信息，通過(guò)實(shí)踐與理論相結(jié)合，了解了很多有關(guān)電路的原理，交通燈的構(gòu)造和原理，每部分的原理都得到了充分的認(rèn)識(shí)，腦子里有了模型有了理論后，再把理論付諸實(shí)踐，使我們更加深了555和74LS系列的原理，在運(yùn)用時(shí)才不會(huì)感到陌生。明白了校訓(xùn)“動(dòng)手動(dòng)腦”的意義。在這次課程設(shè)計(jì)中，我和組員相互配合相互幫助，在遇到很多困難時(shí)能夠用樂(lè)觀積極的心態(tài)來(lái)看待。我們合作的非常愉快，我想在團(tuán)體設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)精神是非常重要的。

電1302 39 徐盼盼：在這次實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)是設(shè)計(jì)階段也沒(méi)太在意，后來(lái)到動(dòng)手的時(shí)候覺(jué)得遇見(jiàn)了好多沒(méi)想到的問(wèn)題，然后一個(gè)一個(gè)的解決，我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正投入時(shí)才發(fā)現(xiàn)樂(lè)在其中。以前書(shū)本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了書(shū)本中不曾學(xué)到的情況。同時(shí)，由于是四人合作制作，是我們學(xué)到在將來(lái)大規(guī)模電路設(shè)計(jì)中，團(tuán)體協(xié)作是多么的重要。在我們的通力協(xié)作之下，電路終于焊完了。但是我們同時(shí)也明白了我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路過(guò)程中的缺點(diǎn)和不足，理解了書(shū)本跟實(shí)踐的區(qū)別，十分感謝學(xué)校的用心。一周的設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多，每天都在緊張地準(zhǔn)備和操作中，不僅增強(qiáng)了我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且讓我明白了不論在哪里都是自己學(xué)習(xí)的地方，都有自己學(xué)習(xí)的技巧。感謝老師為我們提供這次的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)和悉心的指導(dǎo)。

電1302 18梁佳欣：實(shí)訓(xùn)中很多時(shí)候我們只是照著電路圖按部就班的焊接，并沒(méi)有經(jīng)過(guò)思考或者去論證其原理的對(duì)錯(cuò)，還有就是我們焊接時(shí)經(jīng)常會(huì)造成虛焊和錯(cuò)焊，這就是我們焊接的基本功還沒(méi)有達(dá)到的緣故，我希望在今后的設(shè)計(jì)中能夠總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不但學(xué)習(xí)課本知識(shí)，而且還學(xué)習(xí)課外知識(shí)，這才是我們所要達(dá)到的目的。在這次實(shí)訓(xùn)中，我不但訓(xùn)練了焊接電路的能力，而且還學(xué)習(xí)了許多有關(guān)電路方面的知識(shí)，學(xué)習(xí)了很多電路原理和知識(shí)，并真切感受到理論聯(lián)系實(shí)際的重要和必要性。兩周的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我們都從中學(xué)到很多東西，但是學(xué)習(xí)永無(wú)止境，課程設(shè)計(jì)給我們這個(gè)平臺(tái)去展示自己，未來(lái)還有更多的需要自己學(xué)習(xí)的地方，更多需要展示自己的地方。我相信我們會(huì)越來(lái)越好。

電1302 04鄧裕明：本周的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)為交通燈控制管理器，確定任務(wù)后我們便從圖書(shū)館，網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，分析其工作原理，結(jié)合我們的興趣愛(ài)好，經(jīng)過(guò)共同討論，我們開(kāi)始計(jì)算元件參數(shù)，并列出了元件清單。周二買(mǎi)到元件后，便開(kāi)始對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行布局。在這個(gè)過(guò)程中，由于對(duì)原理圖分析比較透徹，各個(gè)芯片的功能及其管腳的連接都作過(guò)仔細(xì)的分析，這一過(guò)程并沒(méi)有遇到太大的困難。在組員的共同努力，不斷討論分析，仔細(xì)檢查下，電路中終于調(diào)試成功。通過(guò)這一周的課程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)手的時(shí)候遇見(jiàn)了好多沒(méi)想到的問(wèn)題，然后一個(gè)一個(gè)的解決，我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正投入時(shí)才發(fā)現(xiàn)樂(lè)在其中。而且我們對(duì)555及其74LS系列的芯片的功能都有了更深的了解和認(rèn)識(shí)，提高了理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)，在整個(gè)過(guò)程中，我們首腦并用，共同討論研究，彼此協(xié)作都非常愉快，增進(jìn)了同學(xué)間的協(xié)作精神。11.參考文獻(xiàn)

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》 作者：康文華 《電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐》作者：姚福安 《CMOS數(shù)字電路應(yīng)用300例》作者：肖景和

第二篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制交通燈的案例

單片機(jī)控制交通燈

AT89C51單片機(jī)及由Keil 軟件編寫(xiě)單片機(jī)程序，并且通過(guò)Proteus仿真測(cè)試，設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的交通燈的管理功能。在交通燈系統(tǒng)的管理中，用發(fā)光二極管模擬交通信號(hào)燈，用邏輯電平開(kāi)關(guān)模擬控制開(kāi)關(guān)。在交通繁忙時(shí)，交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開(kāi)關(guān)，可人為地改變信號(hào)燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。

工作內(nèi)容及最終成果：

十字路口的交通指揮信號(hào)燈控制要求如下：

（1）信號(hào)燈受一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。（2）南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。

（3）南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。

（4）東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。（5）周而復(fù)始。

ORG

0000H

LJMP START

ORG

0040H START:

MOV

SP,#60H

LCALL STATUS0;初始狀態(tài)(都是紅燈)CIRCLE:

LCALL STATUS1;南北綠燈,東西紅燈

LCALL STATUS2;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈

LCALL STATUS3;南北紅燈,東西綠燈

LCALL STATUS4;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈

LJMP CIRCLE STATUS0:

;南北紅燈,東西紅燈

MOV DPTR,#8300H

MOV A,#0FH

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#10

;延時(shí)1秒

LCALL DELAY

RET STATUS1:

;南北綠燈,東西紅燈

MOV DPTR,#08300H

MOV A,#96H

;南北綠燈,東西紅燈

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#200

;延時(shí)20秒

LCALL DELAY

RET STATUS2:

;南北綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈,東西紅燈

MOV DPTR,#8300H

MOV R3,#03H

;綠燈閃3次 FLASH:

MOV A,#9FH

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

MOV A,#96H

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

DJNZ R3,FLASH

MOV A,#06H

;南北黃燈,東西紅燈

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#10

;延時(shí)1秒

LCALL DELAY

RET STATUS3:

;南北紅燈,東西綠燈

MOV DPTR,#8300H

MOV A,#69H

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#200

;延時(shí)20秒

LCALL DELAY

RET STATUS4:

;南北紅燈,東西綠燈閃轉(zhuǎn)黃燈

MOV DPTR,#8300H

MOV R3,#03H

;綠燈閃3次 FLASH1:

MOV A,#6FH

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

MOV A,#69H

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#03H

LCALL DELAY

DJNZ R3,FLASH1

MOV A,#09H

;南北紅燈,東西黃燈

MOVX @DPTR,A

MOV R2,#10

;延時(shí)1秒

LCALL DELAY

NOP

RET DELAY:

;延時(shí)子程序

PUSH 2

PUSH 1

PUSH 0 DELAY1:

MOV 1,#00H DELAY2:

MOV 0,#0B2H

DJNZ 0,$

DJNZ 1,DELAY2;延時(shí) 100 mS

DJNZ 2,DELAY1

POP 0

POP 1

POP 2

RET

END

第三篇：十字路口交通燈控制設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院

《可編程控制器》大作業(yè)

題

目： 十字路口交通燈控制設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)中心： 遼寧彰武電大學(xué)習(xí)中心 層 次： 高中起點(diǎn)專(zhuān)科 專(zhuān) 業(yè)： 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)

年 級(jí)： 2015 年 秋 季 學(xué) 號(hào)： ***6 學(xué)生姓名： 陳 潤(rùn) 澤

題目五：十字路口交通燈控制設(shè)計(jì)

起動(dòng)后，南北紅燈亮并維持30s。在南北紅燈亮的同時(shí)，東西綠燈也亮，東西綠燈亮25s后閃亮，3s后熄滅，東西黃燈亮，黃燈亮2s后，東西紅燈亮，與此同時(shí)，南北紅燈滅，南北綠燈亮。南北綠燈亮25s后閃亮，3s后熄滅，南北黃燈亮，黃燈亮2s后，南北紅燈亮，東西紅燈滅，東西綠燈亮。依次循環(huán)。

十字路口交通燈控制示意圖及時(shí)序圖如下圖所示。

設(shè)計(jì)要求：（1）首先對(duì)可編程序控制器（PLC）的產(chǎn)生與發(fā)展、主要性

能指標(biāo)、分類(lèi)、特點(diǎn)、功能與應(yīng)用領(lǐng)域等進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹；

（2）設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7－200 系列PLC，對(duì)其I/O口進(jìn)行分配，并使用STEP7-MicroWIN編程軟件設(shè)計(jì)程序梯形圖（梯形圖截圖后放到作業(yè)中）；

（3）總結(jié)：需要說(shuō)明的問(wèn)題以及設(shè)計(jì)的心得體會(huì)。

設(shè)計(jì)背景 1.1 背景概述

本文對(duì)十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，運(yùn)用可編程邏輯器件PLC做了軟件與硬件的設(shè)計(jì)，能基本達(dá)到控制要求。系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了小型PLC系統(tǒng)的一個(gè)雛形，在完善各項(xiàng)功能方面都還需要進(jìn)一步的分析、研究和調(diào)試工作。如果進(jìn)一步結(jié)合工業(yè)控制的要求，形成一個(gè)較為成型的產(chǎn)品，則需要作更多、更深入的研究。

1.2 可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱 PLC)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在1987年的可編程控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第三稿中，對(duì)其作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”可編程控制器作為目前工業(yè)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)設(shè)備，被稱為“工業(yè)自動(dòng)化三大支柱性產(chǎn)業(yè)之一”，在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用。十字路口交通信號(hào)燈PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2.1 控制對(duì)象及要求 2.1.1 控制對(duì)象

本系統(tǒng)的控制對(duì)象有八個(gè)，分別是： 東西方向紅燈（R—EW）兩個(gè)； 南北方向紅燈(R—SN)兩個(gè)； 東西方向黃燈（Y—EW）兩個(gè)； 南北方向黃燈(Y—SN)兩個(gè)； 東西方向綠燈（G—EW）兩個(gè)； 南北方向綠燈(G—SN)兩個(gè)； 東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(L—EW)兩個(gè)； 南北方向左轉(zhuǎn)彎綠燈(L—SN)兩個(gè)。2.1.2 控制要求

1、系統(tǒng)工作受開(kāi)關(guān)控制，起動(dòng)開(kāi)關(guān) ON 則系統(tǒng)工作；起動(dòng)開(kāi)關(guān) OFF 則系統(tǒng)停止工作；

2、交通信號(hào)燈按高峰時(shí)段、正常時(shí)段及晚上時(shí)段進(jìn)行控制，這三個(gè)時(shí)段的的時(shí)序分配如圖1所示；

3、在高峰時(shí)段，交通信號(hào)燈按圖2所示時(shí)序控制；

4、在正常時(shí)段，交通信號(hào)燈按圖3 所示時(shí)序控制；

5、晚上時(shí)段按提示警告方式運(yùn)行，規(guī)律為： 東、南、西、北四個(gè)黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。

2.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)是一個(gè)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)，利用西門(mén)子公司的S7-200可編程邏輯控制器對(duì)十字路口的交通燈進(jìn)行控制。本系統(tǒng)具有一定的智能性，即它可以對(duì)交通燈按高峰期、正常期及晚間幾個(gè)時(shí)段進(jìn)行分段控制。高峰期的控制方案為：

（1）南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，同時(shí)東西方向紅燈亮；

（2）南北方向綠燈亮35秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（3）南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；

（4）東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（5）東西方向綠燈亮25秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮；

（6）東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮，然后跳至第（1）步依次循環(huán)。

正常期的控制方案為：

（1）南北方向左轉(zhuǎn)彎燈和南北南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，同時(shí)東西方向紅燈亮；（2）南北方向綠燈亮30秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（3）南北方向黃燈閃爍5秒；東西方向紅燈繼續(xù)亮；

（4）東西方向左轉(zhuǎn)彎綠燈和南北方向紅燈同時(shí)亮10秒，東西方向紅燈繼續(xù)亮；（5）東西方向綠燈亮30秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮；

（6）東西方向黃燈閃爍5秒，南北方向紅燈繼續(xù)亮，然后跳至第（1）步依次循環(huán)。

晚間的控制方案為：

東、南、西、北四個(gè)黃燈全部閃亮，其余燈全部熄滅，黃燈閃亮按亮 0.4 秒，暗 0.6 秒的規(guī)律反復(fù)循環(huán)。

2.3 硬件選型

城市道路交通信號(hào)控制是典型的開(kāi)關(guān)量順序控制，采用PLC能充分利用它的優(yōu)點(diǎn)。在這里我們采用德國(guó)西門(mén)子公司的S7-200可編程控制器，它是積木式結(jié)構(gòu)，安裝比較方便，中央處理單元和信號(hào)模板有多種類(lèi)型，另外還具有如位控單元、PD調(diào)節(jié)等特殊功能模塊。根據(jù)本系統(tǒng)輸入點(diǎn)數(shù)及控制要求，中央處理單元可選用CPU224，該CPU板上本身具有10個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，6個(gè)非隔離數(shù)字量輸出點(diǎn)，最多能夠帶8個(gè)數(shù)字量信號(hào)模板。

電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU，存儲(chǔ)器等所有擴(kuò)展模塊使用的直流電源，是整個(gè)PLC系統(tǒng)的能源供給中心，它的好壞直接影響到PLC的穩(wěn)定性和可靠。S7-200屬于小型PLC，電源模塊與CPU模塊封裝在一起，通過(guò)連接總線為本機(jī)和擴(kuò)展模塊提供+5V（DC）電源。同時(shí)，還可通過(guò)端子向外輸出一個(gè)+24V（DC）電源，供本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線圈使用。需注意的是，從資料中我們了解到，外部電源不可與S7-200的傳感器電源并聯(lián)使用。否則，交會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)電源的竟?fàn)幎绊懰鼈兏髯缘妮敵觯s短其使用壽命，使得一個(gè)或兩個(gè)電源同時(shí)失效，使PLC系統(tǒng)產(chǎn)生不正確的操作。正確的使用方法是S7-200的傳感器電源和外部電源應(yīng)該在不同的點(diǎn)上提供電源，而兩者之間只能有一個(gè)會(huì)共連接點(diǎn)。

由于根據(jù)控制要求所確定的輸入輸出點(diǎn)分別人二個(gè)和九個(gè)，由于我們是以一個(gè)路口信號(hào)單獨(dú)控制為例，考慮到夠用為準(zhǔn)。所以我們選擇了CPU224這一具有較強(qiáng)控制功能的控制器。

另外，在硬件選型時(shí)，不要忘記完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及軟件編程時(shí)所需的一些設(shè)備。綜上，得到系統(tǒng)硬件配置如表1所示：

表1 硬件配置表 名 稱 數(shù) 量 DC24V電源 1 CPU224 1 PC/PPI編程電纜 STEP7編程軟件 1 PC機(jī) 1 3 系統(tǒng)I/O分配

分析PLC的輸入和輸出信號(hào),在滿足控制要求的前提下,要盡量減少占用PLC的I/O點(diǎn)。由系統(tǒng)控制要求可見(jiàn)，由控制開(kāi)關(guān)輸入的啟、停信號(hào)是輸入信號(hào)。由PLC的輸出信號(hào)控制各指示燈的亮、滅。在交通燈布置圖中，南北方向的三色燈共六盞，同顏色的燈在同一時(shí)間亮、滅；所以，可將同色燈兩兩并聯(lián)，用一個(gè)輸出信號(hào)控制。同理，東西方向的三色燈也依次設(shè)計(jì)。再加上東西方向左轉(zhuǎn)的三色燈共九盞，所以其占9個(gè)輸出點(diǎn)。由此可得系統(tǒng)I/O分配如表2所示：

表2 系統(tǒng)I/O分配表

輸入/輸出 設(shè)備/器件名稱 I/O地址 輸入 校正當(dāng)前時(shí)鐘 I0.0

符號(hào)名 數(shù)據(jù)類(lèi)型 1

SB0 BOOL 程序啟停按鈕 I0.1 SB1 BOOL

Q1 DINT 輸出

東西方向綠燈 Q0.0 東西方向黃燈 Q0.1 東西方向紅燈 Q0.2 南北方向綠燈 Q0.3

Q2 DINT Q3 DINT Q4 INT

南北方向黃燈 Q0.4 南北方向紅燈 Q0.5

Q5 INT Q6 INT

Q7 INT Q8 INT 東西方向左轉(zhuǎn)彎燈 Q0.6 南北方向左轉(zhuǎn)彎燈 Q0.7 4 軟件設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)的控制原理是：用一路數(shù)字量的不同輸入狀態(tài)來(lái)判定是否對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行初始化，用一路數(shù)字量的不同輸入狀態(tài)分別用作程序的啟動(dòng)和停止控制，每一方向有紅、黃、綠及轉(zhuǎn)彎四種信號(hào)燈，分別對(duì)應(yīng)四位數(shù)字量輸出，兩個(gè)方向共有8位數(shù)定量輸出；在某一方向用兩個(gè)延時(shí)脈沖定時(shí)器分別控制該方向黃燈閃爍的亮、滅時(shí)間，根據(jù)道路人車(chē)流量多少，分別設(shè)置各信號(hào)燈亮滅時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)6個(gè)定時(shí)器依次交替工作，就可實(shí)現(xiàn)各方向交通信號(hào)燈的順序工作。本文所設(shè)計(jì)的軟件由一個(gè)主程序和四個(gè)子程序（時(shí)鐘初始化子程序，晚間時(shí)段交通燈控制子程序，正常時(shí)段交通燈控制子程序和高峰時(shí)段交通燈控制子程序）組成。主程序主要任務(wù)包括：讀取兩個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，根據(jù)開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)做出相應(yīng)的處理，當(dāng)開(kāi)關(guān)SB0閉合時(shí)則對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行初始化，反之則不對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行初始化；當(dāng)開(kāi)關(guān)SB1閉合時(shí)，則讀取時(shí)鐘值，并做處理，根據(jù)處理后的時(shí)鐘值的大小判定當(dāng)前時(shí)間是屬于哪個(gè)時(shí)間段，并調(diào)用相應(yīng)的交通燈控制子程序，反之，則停止程序的運(yùn)行主程序流程圖如圖5所示。晚間時(shí)段的控制規(guī)律為：兩個(gè)方向的四個(gè)黃燈均按亮0.4秒滅0.6秒的規(guī)律閃爍，其余的交通燈全滅程序中將用到兩個(gè)定時(shí)器T37和T38，各定時(shí)器的功能如表3所示。正常時(shí)段的控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，程序中將用到8個(gè)定時(shí)T37-T44，各定時(shí)器的功能如表4所示。高峰時(shí)段的控制方案結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，程序中將用到8個(gè)定時(shí)T37-T44，各定時(shí)器的功能如表5所示。

該程序?qū)崿F(xiàn)了信號(hào)由東西左轉(zhuǎn)、東西直行、南北直行依次循環(huán)變化。其優(yōu)勢(shì)思路簡(jiǎn)單，容易理解，對(duì)時(shí)鐘的校正以及各時(shí)段的起始時(shí)間和終止時(shí)間的修改方便。如路口要求在晚上10：00以后實(shí)行各方向黃色信號(hào)燈閃爍功能，只需要將實(shí)時(shí)采集PLC的時(shí)鐘信號(hào)作為一個(gè)子程序的跳轉(zhuǎn)條件，再增加一段閃光程序即可。如果需要將幾個(gè)路口集中到一臺(tái)PLC控制，根據(jù)實(shí)際需要的I/O點(diǎn)數(shù)，硬件上再增加相應(yīng)的數(shù)字量輸出模板即可。需要指出的是，用PLC實(shí)現(xiàn)城市道路關(guān)通信號(hào)控制，最好幾個(gè)路口共用一套PLC，這樣可以大大降低工程成本。

表3 晚間時(shí)段各定時(shí)器一個(gè)循環(huán)中的功能明細(xì)表 定時(shí)器 t0 t1 T2 T37 定時(shí)0.4秒 開(kāi)始定時(shí)，黃燈亮 定時(shí)到，輸出ON且保持；黃燈滅 開(kāi)始下一次循環(huán)的定時(shí) T38 定時(shí)1秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON，隨即復(fù)位開(kāi)始下一次循環(huán)的定時(shí)，黃燈亮。

表4 正常時(shí)段各定時(shí)器一個(gè)循環(huán)中的功能明細(xì)表 定時(shí)器 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 T37 定時(shí)10秒 開(kāi)始定時(shí),南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。定時(shí)到，輸出ON且保持；南北轉(zhuǎn)彎燈滅，南北綠燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)

ON ON ON ONT38 定時(shí)40秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON且保持；南北綠燈滅，南北黃燈閃爍，東西紅燈繼續(xù)亮。T39 定時(shí)45秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON且保持；南北黃燈滅，東西轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。ON ON 開(kāi)始下一個(gè)循

ON ON ON 開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí) 環(huán)定時(shí) T40 定時(shí)55秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON且保持；東西轉(zhuǎn)彎、東西紅燈滅，東西綠燈亮，南北紅燈繼續(xù)亮。一個(gè)循環(huán)定時(shí) T41 定時(shí)85秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定

時(shí)

ON 開(kāi)始下到，輸出ON且保持；東西綠燈滅，東西黃燈閃爍，南北紅燈繼續(xù)亮。開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí) T42 定時(shí)90秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON，隨即復(fù)位開(kāi)始下一次循環(huán)定時(shí)；東西黃燈、南北紅燈滅，南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。

表5 高峰時(shí)段各定時(shí)器一個(gè)循環(huán)中的功能明細(xì)表 定時(shí)器 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 T37 定時(shí)10秒 開(kāi)始定時(shí),南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。定時(shí)到，輸出ON且保持；南北轉(zhuǎn)彎燈滅，南北綠燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí)

ON ON ON ONT38 定時(shí)45秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON且保持；南北綠燈滅，南北黃燈閃爍，東西紅燈繼續(xù)亮。T39 定時(shí)50秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON且保持；南北

ON ON ON 開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí) 黃燈滅，東西轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈亮，東西紅燈繼續(xù)亮。ON ON 開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí) T40 定時(shí)60秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON且保T41 定時(shí)85秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定

時(shí)到，輸出ON且保持；東西綠燈滅，東西黃燈閃爍，南北紅燈繼續(xù)亮。開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)定時(shí) T42 定時(shí)90秒 開(kāi)始定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 繼續(xù)定時(shí) 定時(shí)到，輸出ON，隨即復(fù)位開(kāi)始下一次循環(huán)定時(shí)；東西黃燈、南北紅燈滅，南北轉(zhuǎn)彎燈、南北紅燈、東西紅燈亮。持；東西轉(zhuǎn)彎、東西紅燈滅，東西綠燈亮，南北紅燈繼續(xù)亮。5 程序編輯

附錄 源程序-STL語(yǔ)句 ORGANIZATION_BLOCK 主:OB1 TITLE=程序注解 VAR T:BYTE;//時(shí)鐘值緩沖區(qū) H:INT;//小時(shí)數(shù)存儲(chǔ)單元 M:INT;//分鐘數(shù)存儲(chǔ)單元 SEC:INT;//秒鐘數(shù)存儲(chǔ)單元

Tim:WORD;//小時(shí)數(shù)乘100加分鐘數(shù)乘10加秒鐘數(shù)所得結(jié)果存儲(chǔ)單元 END_VAR BEGIN Network 1 // 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題 // 網(wǎng)絡(luò)注解 LD I0.0 CALL SBR0 //開(kāi)關(guān)SB0閉合,調(diào)用SBR0(INIT)對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行初始化 Network 2 LDN I0.1 //起動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)SB1斷開(kāi),則停止程序 STOP Network 3 LD I0.1 TODR LB0 //起動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)SB1閉合,則起動(dòng)程序,讀取時(shí)鐘 Network 4 LD I0.1 INCB LB0 Network 5 LD I0.1 INCB LB0 Network 6 LD I0.1 INCB LB0 //T加3指向小時(shí)存儲(chǔ)單元 Network 7 LD I0.1 BTI LB0, LW1 //將小時(shí)由字節(jié)型轉(zhuǎn)換為整型 Network 8 LD I0.1 MOVW LW1, VW16 *I +100, VW16 //將小時(shí)的數(shù)值乘以100 Network 9 LD I0.1 INCB LB0 //將T指向分鐘存儲(chǔ)單元 Network 10 LD I0.1 BTI LB0, LW3 //將分鐘由字節(jié)型轉(zhuǎn)換為整型 Network 11 LD I0.1 MOVW LW3, VW18 *I +10, VW18 //將分鐘的數(shù)值乘以10 Network 12 LD I0.1 MOVW VW16, VW20 +I VW18, VW20 //將小時(shí)數(shù)乘100與分鐘數(shù)乘10相加 Network 13 LD I0.1 INCB LB0 //將T指向秒鐘存儲(chǔ)單元 Network 14 LD I0.1 BTI LB0, LW5 //將秒鐘由字節(jié)型轉(zhuǎn)換為整型 Network 15 LD I0.1 MOVW VW14, LW7 +I LW5, LW7 //將小時(shí)數(shù)乘100與分鐘數(shù)乘10相加所得的結(jié)果與秒鐘數(shù)相//加得Tim Network 16 LDW<= LW7, 630序

CALL SBR1 //Tim小于630時(shí),則調(diào)用SBR1(SUBE)子程 Network 17 LDW< LW7, 700 CALL SBR2 //Tim大于630小于700時(shí),則調(diào)用SBR2(SUBN)子程序 Network 18 總結(jié)

通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和PCB連接圖，和芯片上的選擇。這個(gè)方案總共使用了74LS248，CD4510各兩個(gè)，74LS04，74LS08，74LS20，74LS74，NE555定時(shí)器各一個(gè)。

2、在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。

3、我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。

第四篇：基于FPGA的交通燈控制電路設(shè)計(jì)

基于FPGA的交通燈控制電路設(shè)計(jì)

關(guān)鍵字： 交通信號(hào)機(jī) FPGA 脈沖發(fā)生器

目前交通燈廣泛應(yīng)用于道路交通建設(shè)中。本文設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制電路，要求東西、南北兩條干道的紅、綠、黃交通燈按要求循環(huán)變化，并以倒計(jì)時(shí)方式指示干道通行或禁止的維持時(shí)間。在QuartusⅡ軟件環(huán)境中設(shè)計(jì)、仿真，并在FPGA實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)電路的功能。

系統(tǒng)概述

1．1 設(shè)計(jì)思想

基于FPGA的交通燈系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)包括4大模塊，分別為脈沖發(fā)生、狀態(tài)定時(shí)、交通燈閃爍的控制、閃爍時(shí)間的控制，基本原理如圖1所示。

1．2 總體工作情況

交通燈控制要求如表1所示。

該設(shè)計(jì)的交通燈控制分為6個(gè)狀態(tài)。由于各狀態(tài)持續(xù)時(shí)間不同，所以電路的核心控制部分是狀態(tài)機(jī)和定時(shí)器，狀態(tài)機(jī)在定時(shí)器觸發(fā)下周期性循環(huán)，狀態(tài)碼控制6個(gè)燈以一定的規(guī)律變化。變化情況如圖2所示。

系統(tǒng)脈沖由FPGA開(kāi)發(fā)板晶振經(jīng)過(guò)分頻電路實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)定時(shí)由74190可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和T’觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，只要置數(shù)合理，翻轉(zhuǎn)信號(hào)到位，就可以使電路在東西(I)、南北(J)兩個(gè)控制狀態(tài)間翻轉(zhuǎn)。紅、黃、綠燈的閃爍由7485數(shù)字比較器和組合邏輯控制，其中7485數(shù)字比較器用于比較計(jì)數(shù)器當(dāng)前持續(xù)狀態(tài)和所需要的狀態(tài)全部時(shí)間，并做出相應(yīng)的變化。組合邏輯控制由AHDL文件編寫(xiě)真值表實(shí)現(xiàn)。時(shí)間顯示由AHDL文件編寫(xiě)真值表實(shí)現(xiàn)，輸入正確的邏輯，七段譯碼電路即能得到正確的時(shí)間顯示。

1．3 各功能的組成

整個(gè)電路可以分為4大部分，包括脈沖發(fā)生、狀態(tài)定時(shí)、時(shí)間顯示和數(shù)字比較一組合邏輯控制。

1．3．1 脈沖發(fā)生

脈沖發(fā)生器為整個(gè)系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)，將輸入端分配給FPGA實(shí)驗(yàn)板的PIN55引腳，則會(huì)由實(shí)驗(yàn)板上產(chǎn)生頻率為10 MHz的輸入脈沖，用7片7490，每一級(jí)都構(gòu)成10分頻電路，使頻率從10 MHz降低為1Hz。

1．3．2 狀態(tài)定時(shí)

狀態(tài)定時(shí)可由預(yù)置BCD碼初值的74190級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成減計(jì)數(shù)器。級(jí)聯(lián)原則是：低位計(jì)數(shù)器從全0狀態(tài)變?yōu)樽畲蟠a值狀態(tài)時(shí)可使高位計(jì)數(shù)器減1。級(jí)聯(lián)方式分為異步和同步兩種，本文采取的是異步級(jí)聯(lián)方式，即低位計(jì)數(shù)器溢出信號(hào)控制高位計(jì)數(shù)器的記數(shù)脈沖輸入端。可根據(jù)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘觸發(fā)方式，在低位計(jì)數(shù)器狀態(tài)碼從全“0”變?yōu)樽畲蟠a值的瞬間，為高位計(jì)數(shù)器提供有效的計(jì)數(shù)脈沖邊沿。具體做法是將低片位的溢出信號(hào)RCON端口接到高片位的計(jì)數(shù)脈沖CLK，實(shí)現(xiàn)兩位BCD碼的置數(shù)、翻轉(zhuǎn)和借位，使系統(tǒng)表示的數(shù)字能在22～16之間循環(huán)。

74190功能說(shuō)明：

(1)GN為計(jì)數(shù)器使能控制端，低電平有效。當(dāng)GN為高電平時(shí)，禁止計(jì)數(shù)。

(2)DNUP為計(jì)數(shù)方式控制，接高電平為減計(jì)數(shù)，接低電平為加計(jì)數(shù)。

(3)LDN為異步預(yù)置數(shù)控制。當(dāng)LDN為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)QD，QC，QB，QA分別等于D，C，B，A。

(4)計(jì)數(shù)器位序由高至低順序?yàn)镼D，QC，QB，QA。QD為最高位MSB，QA為最低位LSB。

(5)計(jì)數(shù)脈沖CLK上升沿有效。

(6)當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出QDQCQBQA為十進(jìn)制加計(jì)數(shù)的最大狀態(tài)碼“1001”或?yàn)闇p計(jì)數(shù)的最小狀態(tài)碼全“0”時(shí)，極值狀態(tài)碼指示MAX／MIN輸出為高電平。

(7)當(dāng)極值狀態(tài)碼指示MAX／MIN為高電平且CLK為低電平時(shí)，溢出信號(hào)RCON為低電平，即RCON與計(jì)數(shù)脈沖同步。

系統(tǒng)記數(shù)脈沖為1 Hz時(shí)，如表2所示，當(dāng)I狀態(tài)(東西控制狀態(tài))的定時(shí)時(shí)間為22 s，計(jì)數(shù)器應(yīng)該先預(yù)置22的BCD碼；同理，J狀態(tài)(南北控制狀態(tài))之前應(yīng)該預(yù)置16的BCD碼。

狀態(tài)計(jì)時(shí)電路由兩片74190級(jí)聯(lián)而成，構(gòu)成22和16自翻轉(zhuǎn)的電路。其要解決的核心問(wèn)題包括置數(shù)，翻轉(zhuǎn)和借位。根據(jù)74190芯片的特點(diǎn)，可分析其實(shí)現(xiàn)原理如圖4所示，通過(guò)溢出信號(hào)RCON的上升沿實(shí)現(xiàn)借位，使得數(shù)字能夠從20到19，個(gè)位向十位借位，順利過(guò)渡。

置數(shù)和翻轉(zhuǎn)之間有先后關(guān)系，即須先置數(shù)后翻轉(zhuǎn)。如表3所示，分析兩個(gè)BCD碼各位特點(diǎn)，可知兩者D7D6D3D0位均為1，D1位均為0，而D5D4D2位不同，如圖5，D5D4D2位由狀態(tài)電平S來(lái)控制，當(dāng)為I狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)器的預(yù)置的數(shù)為D5=0，D4=D2=1，而為J狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)器的預(yù)置的數(shù)為D5=1，D4=D2=0，根據(jù)74190的功能，將2片74190的MAX／MIN引出，通過(guò)與非門(mén)，分別連在高位和低位的LDN置數(shù)端，通過(guò)分析可知，當(dāng)計(jì)數(shù)器從01減到00時(shí)候，高低位的MAX／MIN均為高電平，經(jīng)過(guò)與非門(mén)以后為低電平，74190被置數(shù)，其置數(shù)值由狀態(tài)S來(lái)決定，S是由LDN端信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)T’觸發(fā)器決定的，即LDN信號(hào)每置數(shù)一次，S翻轉(zhuǎn)1次，從而區(qū)分16和22狀態(tài)。按這個(gè)結(jié)構(gòu)，可分別置數(shù)16和22，使其實(shí)現(xiàn)自翻轉(zhuǎn)。

圖5為狀態(tài)定時(shí)模塊的實(shí)際連接圖。

1．3．3 時(shí)間顯示

時(shí)間顯示要用到7段顯示譯碼電路，由于是兩位BCD碼，故用二選一數(shù)據(jù)選擇器。選擇端S接一個(gè)頻率很高的方波(如1 kHz)；數(shù)據(jù)比較器的輸出和1 Hz脈沖作為AHDL模塊的輸入，即可正確顯示時(shí)間。

為正確顯示時(shí)間，用AHDL文件自編譯碼真值表如下：

1．3．4 數(shù)字比較一組合邏輯控制

該模塊將狀態(tài)定時(shí)模塊輸出的時(shí)間與時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較，從而確定電路處于22 s或者16 s的具體的某個(gè)狀態(tài)。由表1可知，東西(I)或南北(J)的控制狀態(tài)都有3個(gè)階段的控制邏輯，分別對(duì)應(yīng)3個(gè)時(shí)間段：1～3 s，4～6 s和大于6 s，因此，采用數(shù)字比較器進(jìn)行比較，確定定時(shí)值小于4 s或大于6 s，方法如圖7所示，采用4片7485數(shù)字比較器，兩兩級(jí)聯(lián)，其中一個(gè)由狀態(tài)定時(shí)模塊的輸出與4即二進(jìn)制0100比較；另一個(gè)由狀態(tài)定時(shí)模塊的輸出與6即二進(jìn)制0110比較。

編寫(xiě)組合邏輯真值表，將狀態(tài)信號(hào)S，兩個(gè)數(shù)字比較器的輸出Y1，Y2和1 Hz脈沖作為輸入，各個(gè)燈的狀態(tài)作為輸出。從而根據(jù)邏輯關(guān)系得出對(duì)應(yīng)時(shí)間電路的狀態(tài)，控制紅、黃、綠燈處于不同的狀態(tài)。S判斷電路處于22 s狀態(tài)還是16 s狀態(tài)，Y1，Y2區(qū)分東西、南北六個(gè)階段狀態(tài)，1 Hz脈沖實(shí)現(xiàn)綠燈閃爍。電路的組構(gòu)與調(diào)試

來(lái)用QuartusⅡ軟件設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，并進(jìn)行仿真。確認(rèn)結(jié)果后，下載至FPGA實(shí)驗(yàn)板中，進(jìn)行相應(yīng)的硬件調(diào)試，調(diào)試結(jié)果與仿真結(jié)果相一致。圖8為仿真波形，系統(tǒng)上電需要調(diào)整的過(guò)程，因此電路正常工作前重復(fù)了22s的狀態(tài)。

第五篇：十字路口交通燈控制畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯題目

十字路口交通燈控制畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯題目

1．PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容？本文選擇西門(mén)子可編程控制器S7-200為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語(yǔ)句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了十字路口交通燈控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。

2．試述你設(shè)計(jì)的十字路口交通燈控制時(shí)序關(guān)系？信號(hào)燈受一個(gè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)開(kāi)始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。

南北綠燈和東西綠燈不能同時(shí)亮，如果同時(shí)亮?xí)r應(yīng)關(guān)閉信號(hào)燈系統(tǒng)，并報(bào)警。

南北紅燈亮維持30S。在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持25S。到25S時(shí)，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時(shí)，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時(shí)，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。

東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時(shí)南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時(shí)南北紅燈亮，東西綠燈亮。

周而復(fù)始。

3．試述你選擇的PLC的型號(hào)，它的輸入是（1）、輸出各是（7），留有多少裕量？一般留40%的.裕量

4．試述在PLC編程中，你是如何實(shí)現(xiàn)綠燈閃爍的？需脈沖源（時(shí)鐘脈沖sm0.5）動(dòng)作使南北綠燈閃爍，5．PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則？ 1最大限度的滿足被控制對(duì)象的控制要求

2在滿足控制要求的前提下。力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)使用和維護(hù)方面

3保證控制系統(tǒng)安全可靠

4考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)在選擇PLC容量時(shí)應(yīng)留有余量

6．在S7-200系列PLC中，定時(shí)器按工作方式分為哪幾種類(lèi)型，你在設(shè)計(jì)中用了哪幾種類(lèi)型？ 延時(shí)接通定時(shí)器、延時(shí)斷開(kāi)定時(shí)器和保持型延時(shí)接通定時(shí)器（TONR）。我用的是延時(shí)接通定時(shí)器(TON)、延時(shí)斷開(kāi)定時(shí)器(TOF)。

7．在S7-200系列PLC中，定時(shí)器按工作時(shí)基脈沖為哪幾種類(lèi)型，1ms、10ms、100ms三種。你在設(shè)計(jì)中用了哪幾個(gè)編號(hào)的定時(shí)器?T33、T97、T98、T99、T100.其時(shí)基脈沖是多少？10MS 8．在S7-200系列PLC中，計(jì)數(shù)器按工作方式分為哪幾種類(lèi)型？加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加/減計(jì)數(shù)器等不同類(lèi)型。

9．PLC有哪幾種編程語(yǔ)言，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明？

? 梯形圖（LD）? 功能塊圖（FBD）? 順序功能圖（SFC）? 結(jié)構(gòu)化文本（ST）? 指令表（IL）

10．在十字路口交通燈控制中，你選用的燈具是那種類(lèi)型，有什么優(yōu)點(diǎn)？發(fā)光二極管.優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且耐用

11．PLC程序設(shè)計(jì)有哪幾種方法？現(xiàn)在常用的是梯形圖，除此外還有指令語(yǔ)言(STL)，功能圖（SFC)12．PLC有哪三種輸出電路，實(shí)訓(xùn)室用PLC的輸出電路是哪一種？是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。實(shí)驗(yàn)室常用的是繼電器輸出

13．PLC控制系統(tǒng)中要用直流電源，現(xiàn)常用的是哪種直流電源？有什么優(yōu)點(diǎn)？直流24V電源，可以顯著地減少來(lái)自交流電源的干擾，在交流電源消失時(shí)，也能保證PLC的正常工作。14．試述PLC的定義？PLC[可編程控制器] PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程

15．PLC與微機(jī)相比，為何有更高的可靠性？

1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2.通用性強(qiáng)、控制程序可變 3.使用方便

16．在PLC編程中，你用了哪幾個(gè)特殊功能繼電器，請(qǐng)說(shuō)明？sm0.0：始終接通；

sm0.1：首次掃描為1，以后為0，常用來(lái)對(duì)程序進(jìn)行初始化；

sm0.2：當(dāng)機(jī)器執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果為負(fù)時(shí)，該位被置1； sm0.3：開(kāi)機(jī)后進(jìn)入run方式，該位被置1一個(gè)掃描周期； sm0.4：該位提供一個(gè)周期為1分鐘的時(shí)鐘脈沖，30秒為1，30秒為0；

sm0.5：該位提供一個(gè)周期為1秒鐘的時(shí)鐘脈沖，0.5秒為1，0.5秒為0；

sm0.6：該位為掃描時(shí)鐘脈沖，本次掃描為1，下次掃描為0；

sm1.0：當(dāng)執(zhí)行某些指令，其結(jié)果為0時(shí)，將改位置1；