清华大学嵌入式交通灯设计与实现

"清华大学嵌入式交通灯项目设计" 这个项目是关于设计一个嵌入式的交通灯控制器，它主要用于模拟真实道路交通灯的工作模式。在设计过程中，主要关注了以下几个核心知识点： 1. **设计任务与要求**： - 交通灯系统需包括主道和支道的红、绿、黄三种颜色的信号灯。 - 主道和支道的通行时间分别为30秒和20秒，切换间隔为5秒。 - 遵循“主道优先”原则，支道只有在主道无车并且自身有车时才能继续通行。 - 设计倒计时显示，以便用户了解剩余通行时间。 2. **总体方案设计**： - 系统采用时序逻辑和组合电路的结合，其中主控部分是时序电路，负责控制交通灯的状态，而计时显示部分是组合电路，根据主状态来决定灯的显示。 - 时基电路采用555定时器构建的多谐振荡器，提供计时控制所需的时钟信号。 3. **单元电路设计**： - **主控电路**：利用两个JK触发器（如CD4027）控制四种不同的主状态，对应不同的交通灯显示。状态转换图和卡诺图用于简化逻辑表达，确保状态间的正确转换。 - **交通灯控制电路**：通过与门、非门和或门（如CD4081、CD4069、CD4071）组成的组合逻辑电路，实现不同灯的点亮和熄灭，根据主控电路的状态输出相应的信号。 - **计时电路**：计时控制电路可能使用555定时器配合其他分频电路来实现精确的时间控制。555定时器可以配置为单稳态或多谐振荡器，以产生所需的时间周期。 4. **芯片选择**： - CD4027是一款双JK触发器，常用于存储和传输状态信息。 - 其他如CD4081、CD4069和CD4071分别是四输入与门、四非门和四输入或门，这些逻辑门电路是组合逻辑设计中的基础元件。 5. **系统实现**： - 交通灯控制器的设计不仅需要考虑硬件电路的搭建，还需要编写控制程序，通常使用C语言或其他嵌入式编程语言，通过编程实现定时器的初始化、中断处理等，以控制信号灯的切换。 6. **安全与可靠性**： - 在实际应用中，交通灯控制系统必须保证高可靠性和安全性，防止因设备故障导致交通混乱。 此项目旨在培养学生的嵌入式系统设计能力，理解时序逻辑和组合逻辑在实际问题中的应用，并掌握基本的电子电路设计和编程技能。通过这个项目，学生将能深入理解交通灯控制系统的运作机制，同时也能提高解决实际工程问题的能力。