【正文】 路上車輛也來也多，許多大城市如北京、上海、南京等均出現(xiàn)了道路交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。然而隨著交通量的快速增長(zhǎng)和缺乏對(duì)道路的系統(tǒng)研究和控制，擴(kuò)建道路并沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。所以，如何采用合適的控制方法，最大限制利用好耗費(fèi)巨資修建的多車道城市道路，緩解城市的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門解決的主要問題。 塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 28 頁(yè) 交通燈是城市交通的重要指揮系統(tǒng)，與人 們的日常生活密切相關(guān)。因此，一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。結(jié)合我國(guó)城市道路交通的實(shí)際情況，開發(fā)出真正適合我們自身特點(diǎn)的智能信號(hào)燈控制系 統(tǒng)是當(dāng)前的主要任務(wù)，以最大限度地減少了十字路口的車輛平均延誤時(shí)間，提高了路口通行能力，以達(dá)到緩解交通擁擠的目的。 如何采用合適的控制方法，最大限度地利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、街區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門解決的主要問題。就成鄉(xiāng)交通燈 控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)行具體分析討論。 （ 2）設(shè)計(jì)主干道和支干道的信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)電路，控制主干道和支干道的紅、黃、綠信號(hào)燈的亮與滅。提示 : 本設(shè)計(jì)主要在 EWB 的工作環(huán)境下設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈，測(cè)試電路是否正確，塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 28 頁(yè) 無誤再制作 實(shí)際電路。 整體電路布局合理，線路清晰。 應(yīng)滿足的工作時(shí)序： （ 1） 設(shè)開始時(shí)主干道通行，支干道不通行，這種情況下主綠燈和支紅燈亮，持續(xù)時(shí)間為 30 秒； （ 2） 30 秒后主干道停車，支干道人不通行，這種情況下主黃燈和支紅燈，持續(xù)時(shí)間為 5 秒； （ 3） 5 秒后，主干道不同行，支干道通行，著這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持續(xù)時(shí)間為 20 秒； （ 4） 20 秒后主干道人不同行，支干道停車， 這種情況下主黃燈和支黃燈，持續(xù)時(shí)間為 5 秒。因此，要求主控制器也有四種狀態(tài)，設(shè)這四種狀態(tài)依次為 S1,S2,S3,S4 圖 25塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 28 頁(yè) 2 實(shí)驗(yàn)器材介紹 實(shí)驗(yàn)器材如下表 1： 名稱 型號(hào) 個(gè)數(shù) 二端與非門 74LS00 4 顯示譯碼器 74LS48 2 二 五 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90 3 四端與非門 74LS20 2 多諧振蕩器 555 1 顯示數(shù)碼管 D5011A 2 電阻 1K歐姆、 68歐姆 20 發(fā)光二極管 紅、黃、綠 6 電容 100uF、 2 3 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路： (1)系統(tǒng)中要求有 30 秒， 20 秒和 5 秒的三種定時(shí)信號(hào)，設(shè)計(jì)三種相應(yīng)的計(jì)時(shí)顯示器電路。定時(shí)的起始信號(hào)由主控電路給出，定時(shí)時(shí)間結(jié)束的信號(hào)也輸入主控電路，并通過主控電路去開啟和關(guān)閉交通燈或啟動(dòng)另一種計(jì)時(shí)電路。 （ 3）主控電路是整個(gè)電路的核心，它的輸入信號(hào)來自 30 秒， 20秒， 5秒三個(gè)定時(shí)信號(hào)。 塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 28 頁(yè) 方案構(gòu)思 （ 1）選用發(fā)光二極管，電阻， 7400,7448，數(shù)碼管， 7490,7400,7420 和電 容， 555 元件來構(gòu)造電路。 （ 4）兩個(gè) 7448 分別下接 7490，再通過一個(gè) 7490 來總的控制前兩個(gè) 7490。 塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 28 頁(yè) 利用 EWB實(shí)現(xiàn)仿真 （ 1）電路圖如下： 塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 28 頁(yè) （ 2） 設(shè)計(jì)出仿真圖后進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)該電路能正常 運(yùn)行。事實(shí)上，數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管及矩陣管中的每個(gè)發(fā)光單元都是一個(gè)發(fā)光二極管。它的正向 伏安特性曲線 很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流 電阻 以控制通過管子的 電流 。 2） 高效率 LED 是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電源的效率要高。因?yàn)?LED 的發(fā)光效率隨著 LED 溫度的升高而下降，所以 LED的散熱非常重要。對(duì)延緩 LED 的光衰有利。一般 70瓦以下的用電器，沒有強(qiáng)制性指標(biāo)。對(duì)于 30 瓦 ~40瓦的 LED 驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說不久的將來，也許會(huì)對(duì)功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。這種方式，組合靈活，一路 LED 故障，不影響其他 LED的工作，但成本會(huì)略高一點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個(gè) LED 故障，不影響其他 LED運(yùn)行的問題。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好。 塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 28 頁(yè) 5） 浪涌保護(hù) LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。有些 LED 燈裝在戶外，如 LED路燈。因此 LED 驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù) LED 不被損壞的能力。 7） 防護(hù)方面燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。 9） 要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。電阻是一種使用得最多的電子元件，我?guī)缀鯖]有看到過一種沒有內(nèi)含電阻的電子設(shè)備。 電阻的主要物理特征是變 電能 為 熱能 ，也可說它是一個(gè) 耗能元件 ，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生 內(nèi)能 。對(duì) 信號(hào) 來說， 交流 與直流信號(hào)都可以通過電阻。 識(shí)別哪是五環(huán)電阻的第一環(huán)的方法： 四環(huán)電阻的偏差環(huán)一般是金或銀，一般不會(huì)識(shí)別錯(cuò)誤，而五環(huán)電阻則不然，其偏差環(huán)有與第一環(huán)（有效數(shù)字環(huán)）相同的顏色，如果讀反，識(shí)讀結(jié)果將完全錯(cuò)誤。 偏差環(huán)較寬。 有效數(shù)字環(huán)無金、銀色。） 偏差環(huán)無橙、黃色。 塔里 木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 28 頁(yè) 四色環(huán)電阻讀法 顏色 第 1位數(shù) 第 2位數(shù) 第 3位數(shù) 第 4位：誤差 黑 0 0 177。1% 紅 2 2 10 2 177。% 藍(lán) 6 6 10 6 177。% 灰 8 8 10 8 177。5% 銀 102 177。 黑 0 0 0 100 棕 1 1 1 101 177。 紅 2 2 2 102 177。 % (D) 藍(lán) 6 6 6 106 177。 5% 紫 7 7 7 107 177。 % 白