十字路口带倒计时显示的交通红绿灯控制系统设计.docx

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1、通过比较上述三种方案，可知方案3是最佳选择。2.2 方案选择综上所述，我选择第三种方案，也就是基于P1C的交通灯控制系统。因为它可靠性高，抗干扰强，结构简单，使用、维护方便，功能强大，还有它的体积小，重量轻，功耗低。2.3 方案设计十字路口交通信号灯现场示意图如图2.1所示YOY1Y2Y2Y1YO图2.1交通信号灯现场示意图依据题目内容，知道要求如下。正常控制时：当东西方向允许通行（绿灯）时，南北方向应禁止通行（红灯）；同样，当南北方向允许通行（绿灯）时，东西方向应禁止通行（红灯）。在绿灯信号要切换为红灯信号之前，为提醒司机提前减速并刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。信号灯控制系统

2、启动后应能自动循环动作。SA1手柄指向中0o时：接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变SA1手柄指向右45。时：接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。故设计思路如下：以设置四个输入XOOO,XOO1,X002,X003分别作为系统总开关、交通灯正常工作控制开关、南北向交通灯常绿控制开关、东西向交通灯常绿控制开关。用其他开关的常闭触点设置互锁，使三个状态不可能同时接通。进入正常工作状态后，东西方向红灯亮30秒，由定时器T5实现，南北方向绿灯常亮25秒，由定时器TO实现，然后绿灯闪烁3秒，由定时器T1、T2来

3、实现0.5秒振荡，计数器CO计数3次。计数到后，CO的常开触点闭合，可以用来控制使南北方向的黄灯亮，并用T3计时2秒。T3计时到后南北红灯亮30秒，由定时器T4实现，东西方向绿灯常亮25秒，由定时器T6实现，然后闪烁3秒，有定时器T7、T8来实现0.5秒振荡，计数器C1计数3次。计数到后，CI的常开触点闭合，可以用来控制使东西方向的黄灯亮，并用T9计时2秒。由于在各个方向三种信号灯亮的同时还要利用数码管显示相应指示灯的剩余时间，因此可以利用七段码译码指令SEGD。七段码译码指令SEGD是驱动七段显示器的指令，可以显示一位十六进制数据。源操作数S存储待显示数据，该单元低4位（只用低4位）所确定的

4、十六进制数O-F经解码后存于指定的目的操作数D的低8位，高8位保持不变。源操作数可为K、H、KnM、KnX等。由于译码时只对低4位进行译码,所以n一般取1。使用译码指令输出为十六进制数，而我们所用到的倒计时显示只是十进制数，使用SEGD译码指令需要在其自减到。时进行人为赋值使其变为9,否则将显示F。可见只使用SEGD指令将使程序变得十分复杂。我们可以采用数据变换指令中的二进制数转换成BCD码并传送BCD指令。BCD变换指令将源元件中的二进制数转换为BCD码并送到目标元件中。P1C内部的算术运算用二进制数进行，可以用BCD指令将二进制数变换为BCD数后输出到七段数码管显示，可以实现倒计时。南北方

5、向数码管显示绿灯28秒倒计时时，可以在东西红灯亮且南北黄灯不亮时,每遇到东西红灯的上升沿，给数据寄存器赋值28,通过BCD指令转换成BCD码，存入八位中间继电器K2M,低4位中间继电器中的值经译码指令由一个数码管输出，高4位中间继电器中的值经译码指令SEGD由另一个数码管输出。上升沿过后，数据寄存器D中的值每秒通过DEC指令自减1,并输出，实现倒计时，其中1秒时间可由1秒的时钟M8013的下降沿来实现，也可以用定时器T的0.5秒振荡电路实现。由于采用M8013可能第一秒有时间误差，因此此程序采用了振荡电路。南北黄灯2秒倒计时可以在黄灯上升沿时赋值，黄灯亮时自减。数码管输出显示方法与前面绿灯时类

6、似。南北方向红灯30秒倒计时在红灯上升沿时赋值，红灯亮时自减，数码管显示方法同上。东西方向的倒计时显示思路与南北方向相同。当转换开关SAI的手柄指向中间0。时，X002的常开触点接通，常闭触点断开，交通灯系统转向执行南北绿灯常亮，东西红灯常亮的运行状态。当转换开关SA1的手柄指向右45。时，X003的常开触点接通，常闭触点断开，交通灯系统转向执行东西绿灯常亮，南北红灯常亮的运行状态。3.硬件设计3.1 I/O分配I/O地址I/O名称功能说明说明备注XOOOSB1交通灯系统总开关常开XOO1SA1-I交通灯正常工作控制开关常开X002SA1-2南北向交通灯常绿控制开关常开X003SA1-3东西向

7、交通灯常绿控制开关常开YOOOH1南北向绿灯指示通有效YOO1H2南北向黄灯指示通有效Y002H3南北向红灯指示通有效Y003H4东西向绿灯指示通有效Y004H5东西向黄灯指示通有效Y005H6东西向红灯指示通有效YOIO-YO17H11南北向个位七段数码显示管通有效Y020-Y027H12南北向十位七段数码显示管通有效Y030-Y037H13东西向个位七段数码显示管通有效Y040-Y047H14东西向十位七段数码显示管通有效3.2 表3.1交通控制灯I/O地址定义表3.3 I/O接线图根据信号灯控制要求，I/O分配及接线图如图3.1所示。COMX003X002XOO1XOOOFlonY047

8、Y046Y045Y044Y043Y042Y041Y04QCOIVY037Y036Y035Y034Y033Y032Y031Y030COMY027Y026Y025Y022YO22Y02CCOIVY017YO16Y015YO14Y013Y012YO11YO1OCOMY005Y004COMY003Y002YOO1YOOOCOIV3.1I/O接线图H22东西向十位H21东西向个位H12南北向十位H11南北向个位东西红灯南北红灯东西黄灯南北黄灯东西绿灯南北绿灯DC24V3.4 元件选型选型设备如图所示:设备名称表示符号数量直流电源24VDC1转换开关SA211按钮SB1限流电阻R32七段数码管H4P1CF

9、X2n-80MR-0011表3.1选型设备表直流电源24V：通过购买获得，可以选择香港雅庆电子有限公司的AD24V15A型号的直流电源。限流电阻选择：电源电压为24V,通常的数码管是由发光二极管构成的，发光二极管的压降是比较固定的，通常红色为1.6V左右,工作电流通常IOmA左右，限流电阻R=(Vcc-1.6V)10mA=2.24K,故电阻选择为2.3KQ。P1C选型原则：1 .输入输出(I/O)点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量3,通常根据统计的输入输出点数，再增加5%-20%左右的备用I/O点数，作为输入输出点数估算数据。本设计输入点数为4个,输出点数为38个。故P1C的输入输出点

10、数可为40个。2 .存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。本设计程序较为简单，程序容量不大，因此一般的小型机种，即存储容量4-8KB的P1C即可满足。3 .安装形式的选择常用的P1C结构由单元式和模块式，还有两者的结合体。一般小型控制系统选择单元式，结构紧凑，可以直接安装在控制柜内，而大型控制系统一般选择模块式。因为本控制系统属于小型控制系统，故采用单元式安装形式。4 .输入输出接口电路形式的选择输入形式采用直流输入形式，输出型是采用继电器输出。5 .P1C供电方式的选择本设计采用

11、交流作为P1C的供电方式。6 .P1C型号的选择通过对输入/输出点的选择、对存储量的选择，对I/O响应时间的选择输出负载的特点选型的分许。该控制系统选用三菱公司FX2N系列的P1C。它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的链接，可以增加输入/输出点数。因此选用型号为三菱FXIN-80MR-Oo1的P1e输入输出点数为40,且内置8K容量的RAM存储器，最大可以扩展到16K。7 .P1C扩展型号的选择本设计过程中不需要扩展模块的扩展。3 .4电气安装布置图600接地铜排OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOCOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

12、OOOO*表3.2电气安装布置图图中的红绿灯只是为指示灯,并非真正的交通信号灯,交通信号红绿灯位于电线杆横轴下部，电器元件放在一个长宽分别为60cm,80cm的小箱子中，用到了6个直径为15mm的十字槽螺丝固定，红绿灯控制箱放在电线杆底部即与地面接触的地方。4 .软件设计4.1 主流程图4.1主程序流程图设计流程如上图4.1所示通电后，P1C进入工作状态。当转换开关指向左45。的时候，交通信号灯正常工作，南北红灯亮25s闪3s,数码管28s倒计时剩2s后南北黄灯亮，之后南北红灯亮，进入30s倒计时。同时东西红灯亮，进入30s倒计时，计时完成后东西绿灯亮25s闪3s,最后东西黄灯2s倒计时。当转

13、换开关指向中间位置即0。位置，南北绿灯东西红灯亮，数码管显示99不变。当转换开关指向右45。时，东西绿灯南北红灯亮，数码管显示99不变。4.2梯形图04M8002XOO1XOOOIIX002X3QUS211IaC1ee,*rS311OI1111X1X002IIX3EFTS41yIIYi16XoOIirX0021/X003IIEFTS51Jt1IIrES21o11)K250Arc)UYOOOMUK25D1OITIIievV23MsOI3I11D1OWdEC38YOOOK1MOK2Y010I44YOOOT1-SEGDK1M4K2Y02050TO1IJufS22II1OI11qFTS23ST1S22)57MOIIK3D1OIuvMOD1OK2Y010EI70MS013