交通信号灯控制电路的设计与仿真 课程设计说明书
交通信号灯控制电路的设计与仿真 课程设计说明书
目录1引言 (1)2信号灯的设计内容 (2)2.1信号灯工作方式 (2)2.2控制电路的特点 (3)3单元模块 (4)3.1电源模块 (4)3.2秒脉冲发生模块 (5)3.3计数模块 (6)3.4分频模块 (7)3.5控制电路模块 (9)4交通信号灯的仿真与调试 (12)4.1仿真软件简介 (12)4.2电路的仿真 (12)4.3交通灯完整功能的实现 (14)4.4调试方法 (14)4.5调试中出现的问题、原因分析及解决方法 (14)5总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)1 引言数字电子技术基础是高等学校弱电类各专业的一门重要的技术基础课程。
这门课程发展迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。
随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。
人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。
同时也随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。
而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。
所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
为此，本次设计完成的就是交通灯设计。
以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。
交通灯控制电路的设计及仿真课程设计报告
目录一、课程设计时间 (1)二、课程设计题目 (1)三、设计任务、要求及器件 (1)四、课程设计的电路及工作原理 (2)五、设计中出现的问题 (8)六、心得体会 (8)一、课程设计时间：5月25 日、5月27日、6月1日、6月3日二、课程设计题目：交通灯控制电路的设计与仿真三、设计任务、要求及器件1、设计任务与要求1〕、能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态，用两组红、黄、绿三色灯来表示两个方向上的交通灯;2〕、能实现正常的倒计时功能，用两组数码管作为东西和南北方向的到计时显示，并且对红、绿灯的时间可调，在每次由绿灯变成红灯或相反的过度转换过程中，要亮黄灯2秒作为过渡；3〕、能实现由手动控制红、绿的状态，即到达能手动切换交通灯的特殊状态的功能；2、用的器件及芯片，见表一表一数码管脉冲源逻辑与门逻辑或门灯逻辑或门电平开关开关四、课程设计的电路及工作原理交通灯控制电路主要由循环局部电路、减数器和显示〔数码管〕等局部组成。
用到的信号是时钟信号，脉冲发生器是提供给该系统中减数器的标准时钟信号源，循环电路局部是系统的主要局部，由它控制定红、黄绿、灯的往复工作，减数器与数码管组成不同进制与时间显示。
即74194输出用于点亮红、黄、绿灯和控制灯点亮同时进展的倒计数，倒计数及灯点亮时间的设置可由74190完成，手动脉冲和74190的进位输出脉冲又可用于去鼓励74194进位输出，如此往复形成红绿灯的循环点亮控制。
1、往复循环电路及原理在设计中用到起移位作用的芯片是双向移位存放器74LS190，用此芯片来控制灯的移动，可搭建出单循环和往复循环两种构造电路。
双向移位存放器74194 为 4 位双向移位存放器，其主要电特性的典型值如下：当去除端〔CLEAR 〕为低电平时，输出端〔QA －QD 〕均为低电平。
当工作方式控制端〔S0、S1〕均为高电平时，在时钟〔CLOCK 〕上升沿作用下，并行数据〔A －D 〕被送入相应的输出端QA －QD 。
交通信号灯控制电路的设计与仿真
交通信号灯控制电路的设计与仿真交通信号灯是城市道路上的重要交通设施。
它不仅能够引导车辆行驶方向、保障行人安全出行，还能有效地控制交通流量，缓解车辆拥堵问题。
然而，要使交通信号灯发挥作用，就需要一个可靠的信号控制电路。
本文将介绍交通信号灯控制电路的设计与仿真。
1. 控制电路设计交通信号灯控制电路是一种可编程逻辑电路（FPGA）。
它可以根据不同的交通需要配置不同的控制方案。
基本的控制方案有三种：顺序控制、时间计划控制和循环控制。
1.1 顺序控制顺序控制是最简单的交通信号灯控制方案，它依次控制交通灯的颜色。
设计电路需要先设置一个时钟，并定义各信号灯的状态，例如，当橙色灯亮的时候，等待5秒钟后，绿色灯亮；当绿色灯亮时，等待10秒钟后，红色灯亮。
这样的交通信号灯控制方案简单、稳定，但是不适用于复杂的交通环境。
1.2 时间计划控制时间计划控制是根据交通流量和道路容量的不同，对交通信号灯的时间进行调整的控制方案。
具体做法是，通过交通流量传感器测量每个方向的车辆流量并累积，运用时序控制器进行计算，并对红绿灯时间进行动态调整。
这样可以保证交通信号灯实时地适应不同的流量情况，但是需要大量的传感器和计算器。
1.3 循环控制循环控制是一种随机的交通信号灯控制方案，通过交通数据和计算机模型确定路口交通灯每轮的时间长度，并以不同的顺序轮换信号灯，这样按照循环周期可能使交通流量更加均衡，并且可以排除一些失误。
但是需要进行大量的计算，并且不适用于复杂的交通环境。
2. 仿真设计完成后，需要对交通信号灯控制电路进行仿真，以检验控制电路的稳定性和有效性。
仿真软件通常有多种，本文介绍两种常用的仿真软件。
2.1 QucsQucs是一个免费的仿真软件，具有模拟、线性和非线性仿真电路的能力，可以模拟电路和系统的频段、噪声和传输等特性。
在Qucs中，可以很容易地设计复杂的控制电路，通过仿真分析不同方案的控制效果。
2.2 SPICESPICE是一种常用的模拟软件，主要用于电路和系统仿真。
课程设计(论文)-交通信号灯控制器的设计与仿真
交通信号灯控制器的设计与仿真摘要：1、当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。
因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给技术革新。
随着萨规模的集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现在科技发展的主流方向。
2、交通信号灯是日常生活中遇到的一个普通实例，它的控制也颇具典型和实用价值。
由于交通路口的形状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，控制的复杂程度也就不一样，这里设计的是由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全和迅速的通行，在交叉道口的每个入口处设置了红、黄、绿三色LED信号灯，依据红灯停绿灯行黄灯亮了等一等的规律工作。
同时在每个入口设置了与红灯同时工作的蜂鸣器，以方便盲人通过。
本设计是采用计数器74160N和与门、或门、非门等简单元器件完成的，通过multisim软件仿真验证了电路的功能，运用protel软件对电路进行了封装，布线和制成3D电路板。
关键词：交通灯; 干道; 蜂鸣器; 计数器; LED1、设计任务与要求1.设计任务为实现交通控制的自动化，交通信号灯控制器可以通过多种电路实现，但用中小规模数字集成电路实现更为方便，下面是十字路口交通信号灯控制器的设计与仿真的实例。
由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉道口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。
2.技术指标a.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用传感器或用逻辑开关代替传感器作检测车辆是否到来的信号，设计制作一个交通灯控制器。
b.由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道处于常允许通行的状态，而支干道有车来才允许通行。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。
数电课程设计交通信号灯
数电课程设计交通信号灯一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字电路基础知识，特别是组合逻辑电路的设计原理；2. 使学生了解交通信号灯的工作原理，并将其与数字电路设计相结合；3. 帮助学生理解交通信号灯时序控制的基本逻辑，并运用所学知识设计简单的时序电路。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力；2. 提高学生动手实践能力，学会使用数字电路设计软件进行电路设计和仿真；3. 培养学生团队合作精神，学会在团队中有效沟通和协作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 增强学生的交通安全意识，让他们明白科技在生活中的重要作用；3. 引导学生树立正确的价值观，认识到知识为社会进步和人类福祉所做的贡献。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生为高中年级学生，具备一定的数字电路基础知识，对实际操作有浓厚兴趣。
教学要求：教师需注重理论与实践相结合，引导学生主动参与课堂，提高课堂互动性，确保学生在实践中掌握知识。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在课程中取得进步。
通过课程目标的实现，为学生后续学习奠定坚实基础。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 数字电路基础知识回顾：重点复习组合逻辑电路的设计原理，包括逻辑门、逻辑函数及其简化方法等。
教材章节：第一章 数字逻辑基础2. 交通信号灯工作原理介绍：分析交通信号灯的红、黄、绿三灯的控制逻辑，讲解时序控制的基本概念。
教材章节：第二章 时序逻辑电路3. 数字电路设计软件应用：教授学生使用数字电路设计软件（如Multisim、Proteus等）进行电路设计和仿真。
教材章节：第三章 数字电路设计软件及其应用4. 实践操作：指导学生运用所学知识，设计并实现一个简单的交通信号灯控制电路。
教材章节：第四章 实践操作教学进度安排：1. 第一周：回顾数字电路基础知识，介绍交通信号灯工作原理；2. 第二周：讲解数字电路设计软件的使用方法，进行电路设计；3. 第三周：分组进行实践操作，设计并实现交通信号灯控制电路；4. 第四周：验收成果，总结评价。
交通信号灯设计说明_eda交通信号灯课程设计
交通信号灯设计说明_eda交通信号灯课程设计DOC专业综述分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，本次数字电子课程设计容是设计交通信号灯控制电路。
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。
随着中国加入WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。
俗话说“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还是无法保障畅通安全。
作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯也应国际化。
交通信号灯控制电路主要是由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作，最终实现控制交通信号的目的。
1 交通信号灯控制电路的设计设计系统工作的十字路口由通行量较大的主干道和通行量较小的支干道组成。
四个路口均设有红、黄、绿三色信号灯和两位8421BCD码的计数、译码显示器，信号灯指挥系统示意图如图1-1所示。
主干道支干道主干道支干道图1-1 十字路口交通指挥系统示意图1﹒1系统工作流程图与结构框图设主干道通行时间为N1，支干道通行时间为N2，主、支干道黄灯亮的时间均为N3，按主、支干道通行量，通常设置N1N2N3。
1﹒1﹒1系统工作流程图根据设计要求设计系统工作流程图如图1-2所示。
主干道绿灯亮，支干道红灯亮，计数器由N1到1递减计数码相机数码相机数主干道黄灯亮，支干道红灯亮，计数器由N3到1递减计数主干道绿灯亮，支干道红灯亮，计数器由N1到1递减计数码相机数码相机数主干道黄灯亮，支干道红灯亮，计数器由N3到1递减计数主干道红灯亮，支干道绿灯亮，计数器由N2到1递减计数主干道红灯亮，支干道黄灯亮，计数器由N3到1递减计数图1-2 系统工作流程图1﹒1﹒2系统硬件结构框图根据系统工作流图，设计系统硬件结构框图如图1-3所示。
基于multisim的交通信号灯的设计与仿真
湖北民族学院信息工程学院课程设计报告书题目: 基于multisim的交通信号灯的设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：电气工程及其自动化班级：0312406学号：031240610学生姓名：崔亮指导教师：杨庆2015年1月8日2015 年 1 月8 日摘要由于电子技术的飞速发展，集成电路和电子系统的复杂程度大概是6年提高10倍，因此电子系统的复杂程度也在相应提高。
简单的手工设计方法已无法满足现代电子系统设计的要求。
因此许多软件公司纷纷研制采用自上而下设计方法的计算机辅助设计系统。
在20世纪70年代中叶有了基于手工布局布线的第一代ECAD工具（计算机辅助设计），1981—1982年出现了基于原理设计仿真的第二代EDA系统（电子自动化）。
EDA是在计算机辅助设计（CAD）技术的基础发展起来的计算机设计软件系统。
与早期的CAD软件比较，EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。
电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。
到1987—1988年又推出了基于RTL（寄存器传输语言）的设计、仿真、逻辑综合的第三代EDA技术。
时至今日，又是十多年过去了，电子系统的复杂程度又提高了10多倍。
从事电子产品设计、开发等工作的人员，经常要求对所有设计的电路进行实物模拟和调试。
其目的的一方面是为了验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标，另一方面通过改变电路中元器件的参数，使整个电路性能达到最佳值。
加拿大Interactive Image Tecnologie 公司推出的EWB （Electrical Workbench）软件可以将不同类型的电路组成混合电路进行仿真，界面直观，操作方便等特点，创建电路、选用原件和测试仪器均可以图形方式直观完成。
该软件有较为详细的电路分析手段，如电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析，以及离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏分析和电路容差分析等共计十四种电路分析方法。
交通信号灯控制系统课程设计
交通信号灯控制系统课程设计一、引言交通信号灯控制系统是城市交通管理中非常重要的一环。
合理的交通信号灯控制可以提高交通流量，减少交通拥堵，提高道路通行效率，确保交通安全。
本文将以交通信号灯控制系统课程设计为题，对该系统的设计进行详细讨论。
二、系统需求分析交通信号灯控制系统主要用于控制路口交通信号灯的开关以及信号灯的亮灭时长。
系统的需求主要包括以下几个方面：1. 能够根据交通流量和道路状况自动调整信号灯的时长，以实现最优的交通流控制；2. 能够监测交通信号灯的工作状态，及时发现故障并进行报警；3. 能够通过远程控制或本地操作对信号灯进行手动调整；4. 具备数据存储和分析功能，能够对交通流量进行统计和分析。
三、系统设计1. 硬件设计交通信号灯控制系统的硬件设计主要包括信号灯控制器、传感器、通信模块和显示屏等组成部分。
信号灯控制器负责控制信号灯的开关和时长，传感器用于检测交通流量和道路状况，通信模块用于远程控制和数据传输，显示屏用于显示交通信号和系统状态。
2. 软件设计交通信号灯控制系统的软件设计主要包括信号灯控制算法、故障检测和报警系统以及数据存储和分析模块。
信号灯控制算法根据传感器检测到的交通流量和道路状况，自动调整信号灯的开关和时长，以实现最优的交通流控制。
故障检测和报警系统能够监测信号灯的工作状态，及时发现故障并进行报警。
数据存储和分析模块用于对交通流量进行统计和分析，为交通管理部门提供决策支持。
四、系统实施交通信号灯控制系统的实施包括系统的安装和调试、系统的运行和监控以及数据的存储和分析。
在系统安装和调试阶段，需要将硬件设备安装到路口，并进行相应的连接和配置；在系统运行和监控阶段，需要对系统进行实时监控，及时发现和处理故障；在数据存储和分析阶段，需要对采集到的数据进行存储和分析，生成相关的报表和图表。
五、系统评估交通信号灯控制系统的评估主要包括系统的性能评估和应用效果评估。
系统的性能评估主要包括系统的稳定性、可靠性、响应时间等指标的评估；应用效果评估主要包括交通流量的变化、道路通行效率的提高以及交通事故的减少等指标的评估。
数电课程设计交通信号灯控制系统的设计-仿真与制作
课程设计题目交通信号灯控制系统的设计仿真与制作学院信息工程学院专业电子信息工程班级电信1301 姓名周鸣一指导教师孟哲2015年7月11日课程设计任务书学生姓名：周鸣一专业班级：电信1301指导教师：孟哲工作单位：信息工程学院题目: 交通信号灯控制系统的设计仿真与制作初始条件：集成译码器、计数器、555 定时器、数码管、红黄绿LED 和必要的门电路、其他必须的器件等。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1 周内完成对数字频率计的设计、仿真、装配与调试。
2、技术要求：①设计一个具备东西、南北 4 个路口基本交通灯控制系统电路。
②利用555 定时器构成秒脉冲产生电路。
③扩充功能用数码管显示灯控倒计时时间。
④确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5 篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：1）第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。
2）第3-4天，方案选择和电路设计仿真。
3）第4-5天，电路调试和设计说明书撰写。
4）第6 天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (4)1设计任务 (6)1.1基本部分 (6)2设计方案 (7)2.1方案一： (7)2.2方案二： (7)2.3最终确定的方案 (8)3.具体电路的设计 (9)3.1系统概述 (9)3.2单元电路的设计 (10)3.2.1振荡电路 (10)3.3控制电路的设计 (12)3.4 74LS192构成的计数器 (13)3.4.1 74LS192的介绍 (14)3.4.2 74LS153的介绍 (15)3.5译码显示电路 (17)3.6倒计时显示电路 (18)4电路的测试与仿真 (19)5设计电路图 (20)6总设计思路 (20)7个人体会 (21)8元件清单 (22)9实物图及其调试分析 (23)10参考文献 (25)摘要交通灯控制系统在城市交通控制中发挥着重要的作用，本次课程设计就是以城市交通灯控制系统为背景的，主要通过运用学过的数字电路设计的知识完成基础的交通灯基本功能，包括时间的定时和交通灯各种状态之间的转换，并且要实现通行和禁行的时间的设置，本次设计采用数字电路仿真软件Proteus对所设计的电路进行仿真和测试，并通过观察仿真结果看设计是否符合要求。
交通信号灯课设说明书正
《数字电子技术》课程设计题目交通信号灯控制电路的设计与仿真系 (部) 机电工程系班级电子信息工程1202姓名杨博文学号 9312120120指导教师王枫王宽2014年12月15日至 12月26日共2周2014年 12月 25 日数字电子技术课程设计课程设计任务书课程设计成绩评定表目录1 引言 (1)2 Multisim的简介 (3)3 设计过程 (4)3.1 总体设计要求 (4)3.2 控制电路的特点 (5)4 单元模块 (6)4.1 电源模块 (6)4.2 秒脉冲发生模块 (6)4.3 计数模块 (8)4.4 分频模块 (9)4.5 控制电路模块 (11)5 交通信号灯的仿真与调试 (14)5.1 电路的仿真 (14)5.2 交通灯完整功能的实现 (16)5.3 调试方法 (17)5.4 调试中出现的问题、原因分析及解决方法 (17)6 心得体会 (21)参考文献 (22)附录Ⅰ器件明细表 (23)附录Ⅱ仿真原理图 (24)1 引言随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红黄绿三种标志）于1918年诞生。
它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生使城市交通大为改善。
黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一声冷汗。
他反复琢磨，终于想到了在红绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。
他的建议立即得到有关方面的肯定。
于是红黄绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。
从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化，自动化上不断地更新，发展和完善。
技术基础是高等学校弱电类各专业的一门重要的技术基础课程。
这门课程发展电子迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。
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目录1引言 (1)2信号灯的设计内容 (2)2.1信号灯工作方式 (2)2.2控制电路的特点 (3)3单元模块 (4)3.1电源模块 (4)3.2秒脉冲发生模块 (5)3.3计数模块 (6)3.4分频模块 (7)3.5控制电路模块 (9)4交通信号灯的仿真与调试 (12)4.1仿真软件简介 (12)4.2电路的仿真 (12)4.3交通灯完整功能的实现 (14)4.4调试方法 (14)4.5调试中出现的问题、原因分析及解决方法 (14)5总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)1 引言数字电子技术基础是高等学校弱电类各专业的一门重要的技术基础课程。
这门课程发展迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。
随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。
人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。
十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。
那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。
城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。
同时也随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。
而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。
所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
为此，本次设计完成的就是交通灯设计。
以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。
本系统由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，555定时器输出脉冲信号，译码器输出两组信号灯的控制信号，控制电路控制定时器和译码器的工作，驱动电路驱动六只三色LED工作。
最后用电路仿真软件绘制出数字钟的完整电路图。
对数字电路的学习起到了良好的辅助作用。
2 信号灯的设计内容2.1信号灯工作方式1.信号灯白天工作要求某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。
在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。
如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5：1：6。
从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。
信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟（白天点亮时的工作换灯流程图如图2-1所示）。
2.夜间工作方式南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其它灯不亮。
要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。
图2-1交通灯工作换灯流程图2.2控制电路的特点从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。
因此采用组合逻辑设计。
组合逻辑电路：将十二进制计数器作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电路的输出去驱动东西和南北两个方向的信号灯的点亮。
其整体电路框图如2-2图所示：图2-2信号灯的整体电路框图3单元模块3.1电源模块信号灯采用三极管9031驱动，其额定电流与额定电压应满足三级管的驱动能力，电源电压采用直流5V，通过变压器将市电降压到交流9V，在通过整流桥整流滤波和稳压块7805得到直流5V电压。
直流稳压电源的任务是为整体电路提供直流电源。
故稳压电源电路的输出电压值和输出电流值应满足整体电路的需要作为一个实际的应用系统直流稳压电源是必不可少的。
本次课设设计的交通信号灯控制电路需要使用稳定的5V直流稳压电源来驱动各芯片使电路其正常工作。
因此需要设计输出为5V的直流稳压电源。
直流稳压电源包括变压器降压、二极管（或整流桥）整流、电容滤波、集成稳压芯片稳压四部分。
直流稳压电源原理图如图3-1所示U18 V1220 Vrms 50 Hz0¡ã T132图3-1直流稳压电源原理图3.2秒脉冲发生模块由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。
秒脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电路，也可以是用定时器555(图3-2是555定时器的原理图，图3-3是555定时器的引脚图)和电阻、电容组成的多谐振荡器。
为了电路简单和调节振荡周期方便，选择用555定时器组成多谐振荡器（如图3-4所示）图3—2 555定时器的原理图图3-3 555定时器的引脚图U2LM555CMG N D1D I S7O U T3R S T4V C C8T H R6C O N5T R I2IC555图3—4 用555定时器组成多谐振荡器根据周期与频率的计算公式：T=（R1+2R2）*Cln2=0.7（R1+2R 2）电源电压Vcc=+5V ，其中电路图中C2的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，一般选用0.01uf 的瓷片电容。
再次课设中要求输出T=1S ，选取电容C2=1uf ，R1=560k 欧姆，根据震荡周期计算，选择电阻R2=434K 欧姆。
当元件选取完成后，根据电路原理图连接电路即可。
3.3计数模块由信号灯白天点亮流程图可以得知，任何方向的信号灯的一个工作循环为十二进制（绿、黄、红时间比例为5：1：6），因此需要设计十二进制计数器，循环工作控制白天信号灯的点亮。
因此，用移位寄存器组成十二进制计数器，拟选用8位串入并出移位寄存器74LS164（其引脚图如图3-5所示，功能表如表3-1所示）。
图3-5 74LS164引脚图ouU174LS164DQ A 3Q B 4Q C 5Q D 6A 1B2~C L R 9C L K8Q E 10Q F 11Q G 12Q H1374LS164表3-174LS164功能表器原理表输入输出清零时钟串入R D CP AB Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H L ×××L L L L L L L LH L ××Q AO Q BO Q CO Q DO Q EO Q FO Q GO Q HOH ↑HH H Q AN Q BN Q CN Q DN Q EN Q FN Q GNH ↑L×L Q AN Q BN Q CN Q DN Q EN Q FN Q GNH ↑×L L Q AN Q BN Q CN Q DN Q EN Q FN Q GN应用电路：用74LS164组成的12进制扭环型计数器电路，其电路图如下图3-6所示。
图3-612进制扭环型计数器3.4分频模块十二进制计数器的时间单位为4秒，即它的CP脉冲为4秒。
为了使整体电路工作步调一致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得，这就需要设计一个4分频器电路。
秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲，将其作为十二进制计数器的C P 脉冲。
本次课程设计使用两个D 触发器组成4分频器电路，如图3-7所示。
图3-7 四分频的电路原理图74LS74是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发d 触发器电路模块。
图3-8为其引脚排列和逻辑符号U1A74LS74D1D21Q5~1Q6~1C L R11C L K3~1P R4图3-8 74LS74的引脚图功能说明：74LS74内含两个独立的D 上升沿双d 触发器，每个触发器有数据输入（D ）、置位输入（）复位输入（）、时钟输入（CP ）和数据输出。
、的低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的电平无关。
当、均无效（高输入输出S D R D CP D Q n+1Q n0 1 ×× 1 01 0 ××0 10 0 ××ΦΦ1 1 ↑ 1 1 01 1 ↑0 0 11 1 ↓×Q n Q n表3-34分频器电路逻辑功能表CP D Q n+10 X Q n1 0 01 1 13.5控制电路模块逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交通信号灯按要求方式点亮(一般经驱动电路去控制信号灯)。
根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。
夜晚工作方式也需要组合逻辑电路的功能以及秒脉冲通过与门实现。
组合逻辑电路的真值表如表3-4所示，逻辑控制原理图如图3-9所示表3-4组合逻辑电路的真值表计数器输出南北信号东西信号Q A Q B Q C Q D Q E Q F NSG NSY NSR EWG EWY EWR0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 11 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 11 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 11 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 11 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 11 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 00 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 00 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 00 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 00 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 00 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1图3-9逻辑控制原理图4交通信号灯的仿真与调试4.1仿真软件简介NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
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