基于低压器件的交通灯时序控制设计.docx

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1、高低压电器课程设计报告项目名称：基于低压器件的交通灯时序控制设计院系名称：电子与电气工程系学年学期：专业班级：指导教师：设计时间：2012年7月2日至2012年7月6日姓名学号：评定成绩:目录任务书1一、内容提要6二、设计流程6三、设计内容7（一）任务一7（二）任务二1）11（三）任务二2）14（四）任务三17四、设计总结21五、参考文献21六、附录21（一）硬件连接实物图21（二）电路原理图24高低压电器课程设计任务书一、设计目的1、通过本课程设计，使学生对常用低压电器的结构有直观的认识并深刻理解其工作原理，通过对高压电器和低压电器课程的学习与相关实验的训练，重点掌握对高低压电器中的接触器、

2、时间延时继电器、开关等常见开关器件性能了解和相关应用。特别是针对具体实际要求，能够有效合理的选择对应器件，并对控制电路的设计进行合理有效的分析布局。2、通过本课程设计，在指导老师的讲解和引导下，能够结合已有知识和技术解决不算复杂但相对综合性的问题。在设计过程中，要求学生能够全面考虑相互联系的各个方面，并能合理有效的解决出现的问题性，培养学生综合知识和分析问题的能力。3、培养学生撰写实验报告、研究论文等基本科研能力。二、设计任务及要求设计任务描述：本次课程设计主要是通过前期学习过的高低压电器中的相关知识，针对实际运行的交通灯时序进行合理有效的设计，并且解决处理相应的突发性问题，图1为常见交通灯分

3、布图，为了保证交通能够正常运行，必须保证东西方向与南北方向控制顺序实现互补。图1交通灯分布图相关时序要求如下所示:任务一、完成如图2到图7所示的红绿灯循环切换绿1秒绿1秒绿!秒灭1秒灭1秒灭1秒灭1秒灭1秒灭1秒图2红绿灯循环切换灭1秒灭1秒灭1秒灭1秒图3红绿灯等比循环切换灭2秒灭2秒灭1秒灭1秒图4红绿灯循环切换瀛*秒灭!秒灭!秒灭1秒灭1秒灭1秒图5红绿灯循环切换4绿1秒绿2秒E-灭1秒灭1秒灭1秒灭2秒图6红绿灯循环切换绿1秒绿2秒灭2秒灭1秒灭1秒灭1秒灭2秒图7红绿灯循环切换号2秒番灭2秒灭2秒灭1秒灭1秒灭1秒图8红绿灯循环切换（注意1要能初始控制；2:要能循环起来；3要避免时间

4、继电器引起的竞争问题）任务二：（2.1与2.2中各选一图做）2.1完成如图9所示的红绿灯循环切换绿灯亮2秒灭2秒绿灯亮2秒灭2秒图9-1仅红绿灯作用时序图绿灯亮1秒灭!秒绿灯亮1秒灭1秒绿灯亮1秒灭1秒绿灯亮1秒灭1秒图9-2仅红绿灯作用时序图球灯亮1秒灭1秒共3次盘JU绿灯亮4秒里,灯亮4叫1nnJU-1RJ1r绿灯亮1秒灭1秒共3次绿灯亮1秒灭1秒共3次图9-3附加题仅红绿灯作用时序图2.2完成如图10所示的红绿黄灯循环切换东西灯黄灯亮1秒灭1秒绿灯凫1秒灭1秒共2次绿灯4秒绿灯4秒黄灯亮1秒灭1秒绿灯亮1秒灭1杪共2次黄灯亮1秒灭1秒绿灯亮1秒灭1秒共2次图I(M红绿黄灯作用时序图东西灯

5、南d灯黄灯亮1秒灭1秒绿灯亮2秒灭2秒绿灯亮2秒灭2秒黄灯亮1秒灭1秒绿灯亮2秒灭2秒黄灯亮1秒灭1秒图10-2红绿黄灯作用时序图东西灯南北灯亮1秒灭1秒黄灯共3次亮1秒灭1秒亮1秒灭1秒黄灯共3次黄灯共3次图10-3附加题红绿黄等作用时序图任务三：完成特殊事件（消防车通过）行程开关锁灯设计消防车或者救护车通过一个方向时，要求通过方向保持绿灯，交叉方向保持红灯。补充任务：完成南北或者东西同时绿灯或者红的的故障排除南北或者东西方向同时出现红灯或者绿灯时，进行故障报警。三、设计时间进度安排时间周次任务备注2012.7.221周周一上午讲解设计目的、要求和方法，分组选题下午熟悉基本控制流程，绘制草图

6、，准备器件选型2011.7.321周周二上午设计电路，分组答辩，提出设计方案，分发相应器件下午完成任务书任务一2011.7.421周周三上午完成任务书要求任务二下午2011.7.521周周四上午完成任务书要求任务三下午2011.7.621周周五上午完成系统总调试书写报告下午课程设计作品验收，上交课程设计报告一、内容提要在自动控制系统中，常用到以时间为参数的控制电路，例如十字路口的交通灯时序控制。交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展而产生的一套独特的公共管理系统。十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能够使交通管理工作得到改善，也是城市交通管理工作自动化的重

7、要标志之一。本课题即是利用时间继电器、接触器组成的控制电路来解决十字路口交通信号灯控制的问题。时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理来实现延时控制的自动开关装置，主要用在较低电压或较小电流的电路上，在电气控制系统中是一个非常重要的元器件。当它接受启动信号后开始计时，计时结束后，其工作触头进行开或合的动作，从而推动后续的电路工作。一般来说，时间继电器的延时性能在设计的范围内是可以调节的，从而方便调整它的延时时间长短。通过配置一定数量的时间继电器可以实现开始延时闭合，闭合一段时间后再断开，先实现延时闭合后延时断开。本次设计即是基于低压器件的十字路口交通灯时序控制系统，以时间继电器为核心来设计满足不

8、同时序情况的交通信号灯控制电路，并用实物进行模拟控制，从而验证设计方案的正确性。二、设计流程整体设计流程可分为如下六部分：（1）根据任务提出的要求进行小组讨论，并初步确定大体实现方案。（2）小组成员合理分配任务，设计并绘制主电路与控制电路草图。（3）对设计草图进行进一步分析、修改，画出正式设计原理图。（4）选择合适的电器器件，并进行硬件线路连接，验证设计方案的正确性。（5）进行系统调试，并根据硬件的实际实现情况对设计方案进行进一步修改、改进。（6）确定最终设计方案，并请老师查看、验收，同时保留相关设计图片和视频。具体流程图如图1所示：开始图1.红绿灯控制系统设计流程图三、设计内容（一）任务一.

9、图3.红绿灯等比循环切换：1 .时序图如图2所示：图2.红绿灯等比循环切换时序图2 .电路设计所用器件列表如表1所示：序号器件名称器件符号器件型号器件个数器件参数1直流电源DCKX-2452C1直流输出电压设定为24V2刀开关QS13时间继电器（配底座）KTAH3-38KT1至KT8延时时间分别设定为：4s、Is、2s3s、4s、1s2s、3s4接触器KMMY4NJ25接触器底座PYF14A46信号灯SA162备注：继电器和接触器触点使用个数：常开延时触点常闭延时触点瞬动常开触点瞬动常闭触点KT11OOOKT211OOKT3O1OOKT41OO0KT511OOKT61OOOKT701OOKT8

10、O1OOKM1OO1OKM2OO1O3 .电路原理图：（1）系统主电路图如图3所示:主回路图3.主回路电路图（2）系统控制电路图如图4所示:图4.控制电路电路图（3）总体电路图如图5所示：4.设计思路:红灯、绿灯的亮灭可分别通过控制接触器线圈KM1、KM2是否得电来实现。红灯在第4s灭可由时间继电器KT1延时4s来实现；在第5s亮可由时间继电器KT1、KT2各延时4s、IS来实现；在第6s灭可由KT1、KT3各延时4s、2s来实现。绿灯在第7s亮可由时间继电器KT1、KT4各延时4s、3s来实现；在第IIS亮可由时间继电器KT1、KT4、KT5各延时4s、3s、4s来实现；在第12s亮可由时间

11、继电器KT1、KT4、KT5、KT6各延时4s、3s、4s、IS来实现；在第13s亮可由时间继电器KT1、KT4、KT5、KT7各延时4s、3s、4s、2s来实现；电路进入下一循环的功能可由时间继电器KT1、KT4、KT5、KT8各延时4s、3s、4s、3s,然后KT8的常闭延时触点切断KT1线圈支路，使KT1线圈断电来实现。5 .电路分析：当电路接通电源，合上刀开关QS时，线圈KMI得电，红灯亮。同时线圈KT1也得电，延时4s之后，其常开延时触点KT1闭合，线圈KT2、KT3、KT4同时得电，KT2瞬动常闭触点断开，线圈KMI断电，红灯灭。又延时IS后，KT2的常开延时触点闭合，线圈KM1得

12、电，红灯亮。当KT3的2s延时时间到时，其常闭延时触点断开，线圈KM1断电，红灯灭。然后KT4的3s延时时间到，其常开延时触点KT4闭合，线圈KT5、KM2得电,绿灯亮。延时4s后，KT5常开延时触点闭合，常闭延时触点断开，线圈KM2断电，绿灯灭，线圈KT6、KT7、KT8同时得电。当KT6的IS延时时间到，其常开延时触点闭合，绿灯亮。当KT7的2s延时时间到，其常闭延时触点断开，线圈KM2断电,绿灯灭。当KT8的3s延时时间到，其常闭延时触点断开，使得线圈KM1断电，整个电路回到了初始状态，开始进入下一个工作循环。6 .硬件连线图：系统的具体硬件连线图如图6所示：图6.任务一.图3.硬件连线

13、图（二）任务二.21图9-1.仅红绿灯作用时序图（东西方向）：1 .时序图如图7所示：发灯事2出火2冷图7.仅红绿灯作用时序图2 .电路设计所用器件列表如表2所示:表2.任务二.2.1图9-1所用器件列表序号器件名称器件符号器件型号器件个数器件参数1直流电源DCKX-2452C1直流输出电压设定为2钟2刀开关QS13时间继电器（配底座）KTAH3-34KT1至KT4延时时间分别设定为：10s、6s、8s、IOs4接触器KMMY4NJ25接触器底座PYF14A46信号灯SA162备注：维电器和接触器触点使用个数：常开延时触点常闭廷时触点瞬动常开触点瞬动常闭触点KT111O0KT2O110KT31O00KT4O1O0KM1OO10KM2OO103 .原理图：（1）系统主电路图如图8所示:图8.主回路电路图（2）系统控制电路图如图9所示:图9.控制电路电路图（3）总体电路图如图10所示:图IO.总体电路图4 .设计思路：红灯、绿灯的亮灭可分别通过控制接触器线圈KM1、KM2是否得电来实现。红灯在第IOs时灭、绿灯在第IoS时亮可由时间继电器KT1延时10s,并与KT2