付昊冉
江西省南昌市南昌工程学院
1.问题的提出：
1.1:交通信号灯一共有历史起源
世界上一共有七种，包括机动车信号灯，非机动车信号灯，人行横道信号灯，车道信号灯，方向指示信号灯，闪光警告信号灯，道路与铁路平面交叉道口信号灯，总体上也可以被分为两种，即车辆交通指挥灯和人行横道灯。而世界上第一个红绿灯是1868年在英国伦敦开始使用，当时只有红，绿2种颜色，用煤气点燃发光，1914年，美国开始出现电开关的红，绿灯，1918年，美国开始出现红黄绿三种灯，1923年美国发明了交通指挥灯，而中国最早出现的红，绿灯是1928年的上海英租界。
1.2:我国交通信号灯发明的发展现状
当红灯亮时，车辆和行人是不允许通过的，车辆应在停车线以外等待，当黄灯亮时，同红灯亮时类似，也是不允许车辆和行人通过，但已经越过停车线和车辆和行人可以继续通行，当绿灯亮时，允许车辆，行人通行，另外，右转弯的车辆和T型路口右边无横道的直行车辆在不妨碍被放行车辆和行人通行的情况下，可以通行。违反交通信号灯的处罚，根据我国道路交通法规定，驾驶机动车违反道路交通信号灯通行的，一次记6分并罚款200元，如果红灯亮起时，车辆越过停止线但及时踩刹车停车的情况，不按闯红灯处理，但需要记3分，罚款200元，另外，如果遇到急救人等特殊情况，且有证人证明，可以免除处罚。
1.3：研究我国交通信号灯发明的目的与意义
目的：为了解决和改善交通事故的频繁发生和交通拥堵问题。
意义：在十字路口设置交通灯可以对交通进行有效的疏通，并为交通参与者的安全提供了强有力的保障。但是随着社会、经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的畅通。为此，采用不依赖数学模型的根据车流量控制的方法设计交通灯控制器，能较好地解决这个问题。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日益严重,为保证交通控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的PLC是必要的。随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的交通灯装置远远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器交通灯控制系统集成自动控制技术、于一体的机电- -体化产 品;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
问题:什么是PLC？ PLC的发展的现状是怎样的？可编程控制器(Programmable LogicalController)简称PC或PLC，是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司(DEC )为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生。PLC早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。
PLC的特点及应用
PLC技术的应用，包括发送无线电节目、公用事业、公司控制切换机制、传输线路保护和自动抄表等。还有一些汽车用途，其中数据、语音和音乐通过直流电池电源线发送，且带有特殊滤波器以滤除线路噪声。
1、系统构成灵活，扩展容易。
2、使用方便,编程简单。
3、能适应各种恶劣的运行环境，抗于扰能力强，可靠性强。
2.交通信号灯的电路图设计
设计交通灯地控制系统很容易实现.只要数字集成块在一-定范围内输入，都能得到确定地输出，调试起来也比较容，电路地工作状态会比较稳定.这次地设计就是通过一些基本地数字芯片组合来实现对十字路口交通等地六个不同信号灯地控制，另外还加以数码管显示.以做到十字路口信号灯地仿真模型，这个电路地设计看似较为复杂，其实就是一些基本地数字电路组成.只要将整个电路地基本方向确定下来，画出电路流程图，在对各项功能进行设计，一步步突破，最后进行整理总结.首先分析实际交通灯控制电路，从主干道(南北方向)和支干道(东西方向)入手，路口均有红、黄、绿三个交通灯显示,十字路口交通信号灯控制示意为了相对地更符合实际情况，我们取S0,S1, ,S2,S3分别为27s, 3s, 27s, 3s,即:要求实现逻辑功能，在1-3状态循环.1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间27s;2、东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮，时间3s;3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间27s;4、南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮，时间3s;
2.1方案一
74LS161地CLK接受方波脉冲,
74L S1 38地Y0、Y1、Y2、 Y3去置数和控制信号灯地状态左边地74LS161通过清零反馈实现十进制计数，右边地74LS1 61通过清零反馈实现六进制计数，其中，由于74LS161是通过上升沿来触发地，所以我们在Q2，Q3接个与非门来实现十进一地功能.经过74138译码后控制交通灯地状态变化以及置数地变化，从而控制整个系统，其中741 60地QC端经过一-个非门]接其置数端，当QC为1时，计数器置数回到0,从而控制电路地状态循环，同时QA，QB地变化经过译码器74138后控制整个电路及交通灯地循环.74LS160是一一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变地十进制上升沿计数器,管脚图如5.只有当EP、ET均为高电平时才能正常工作.整个交通灯状态分为四部分，真值表与状态如表1横纵向干道地红、黄、绿信号灯主要由状态控制器输出决定用1表示灯亮.用0表示灯不亮.
2.2方案二电路图
.png)
下面我们具体介绍- -下 电路.
控制器:十字路口地车辆运行情况由以下4种可能: A主干道通行支干道不通行，此时主绿灯支红灯亮，持续27秒.B主干道停止，支干道仍不通行，此时主黄灯支红灯亮，持续3秒.C主干道不通行支干道通行,此时主红灯支绿灯亮，持续27秒.D主干道
计数器:计数器有两个作用:一是根据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间进行30秒，27秒，3秒3种方式地计数;二是向主控制器发出状态转换信号,主控制器根据状态转换信号进行转换.计数器工作状态由主控制器控制: S0状态时,计数器开始30秒计时，30秒后产生归零脉冲并向主控制器发出状态转换信号，计数器归零，主控制器进入S1状态，计数器开始3秒计时，5秒后产生归零脉冲并向主控制器发出状态转换信号，计数器归零，主控制器进入S2状态，计数器开始27秒计时，27秒后产生归零脉冲并向主控制器发出状态转换信号，计数器归零，主控制器进入S3状态，，计数器又开始3秒计时，3秒后产生归零脉冲并向主控制器发出状态转换信号，计数器归零，主控制器回到SO状态.开始新地循环.
3.结论：
在此设计中，我采用了调节交通信号灯的红绿灯时间来改善交通通行率和使用PLC提高交通信号灯的时间准确性来减少交叉路口的交通事故的发生。在上述的简单实验方案和电路图中，我认为运用PLC可以有效解决一些交通难题，切运用PLC可以有效实现自动化管理交通过程，在这个过程当中，节省了人力、物力，减少污染，做作方便快捷，满足了当下人们对交通管理的需求。
作者简介：
姓名：付昊冉
性别：男
年龄：22
单位：南昌工程学院
工种：学生
学历：本科
籍贯:浙江省丽水市