西安邮电大学 数字电路课程设计报告书 ——交通灯控制器
数字电路交通灯控制器
西安邮电学院数字电路课程设计报告书——交通灯控制器系部名称：电信系学生姓名：王放<05）专业名称：光信息科学与技术班级：0702班实习时间：2009年12月19日至2009年12月26日一、课程设计题目十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥是城市交通管理自动化的重要课题。
为了更好的了解并熟悉这方面的基本知识和原理，本次课程设计利用数字电路的基本设计方法，设计一个简单的交通灯自动控制系统。
进一步了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统当中去，从而提高解决实际问题的能力，为以后的进一步学习打下良好的基础。
二、设计任务和要求1.设计一个十字路口的交通信号灯控制电路，要求有一条主干道和一条支干道组成的两条交叉道路上的车辆交替通行，在每条道路的入口处设置红、黄、绿三色信号灯，红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。
2.主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。
要求主干道每次放行时间为30秒，支干道每次放行时间为20秒。
3.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要求先黄灯亮5秒作为过渡状态，以便让后来车辆准备停车。
4.设计30秒、20秒、5秒计时的译码显示电路，要求每秒钟改变一次显示数字，最好用倒计时电路实现数字显示。
三、总体方案的选择<一）交通灯控制电路分为：1. 时脉产生电路：产生稳定的“秒”脉冲<f=1Hz ）信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。
2. 主控制器电路：根据计时器送来的信号，保持或改变电路的状态，以实现对主、支干道车辆通行状态的控制。
3. 计时器电路：按设计要求，由纪录“秒”脉冲个数完成计时任务，并向主控制器发出相应的定时信号，控制主、支干道通车时间和黄灯亮的时间。
4. 倒计时显示电路：采用计时器数据输出端接入非门，以其反码形式显示倒计时。
5. 交通信号灯译码显示电路：按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯，指挥主、支干<交通灯控制系统主要由控制器、计时器、译码器和“秒”脉冲发生器等部分组成。
西安邮电大学 数字电路课程设计报告书 ——交通灯控制器
红绿灯交通信号系统外观示意图如图所示。
1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。
2．设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的的时间都是5s。
设计时序如下：
东西向
南北向
4．电路框图设计：
说明：脉冲输出部分为555时基芯片构成的多次谐波振荡器，由其产生周期为1s的时钟脉冲信号。计时控制部分主要由两片74LS161（十六进制同步加法计数器）及逻辑门电路构成。产生30s、20s和5s的倒计时信号。彩灯控制部分将计时控制部分输出的信号通过逻辑门电路及74LS139（双2—4线译照响应时序显示，并将74LS139的输出信号反馈回计时控制部分实现三种倒计时之间的切换。数字显示部分主要由74LS48（7段显示译码器）、74LS04（反相器）及8段共阴极数码管构成，通过接入计时控制部分的信号实现倒计时显示。
3．用两组数码管，实现双向倒计时显示。
三．实现方案：
实现这个交通灯控制器可以采用FPGA、单片机等可编程器件或基本数字逻辑器件实现。在这次实验中采用74系列数字集成芯片和555时基芯片实现相应功能。本报告最后附有使用MULTISIM仿真软件进行的仿真电路图。
四．具体功能分析：
此电路为十字路口交通灯控制电路，要求东西向和南北向不能同时出现绿（黄）灯，发生“撞车”现象。即当某一方向为绿灯或黄灯时，另一方向必为红灯。东西向主通路有倒计时显示。
电容C1放电时，暂稳态持续时间为
tw2=0.7R2C=0.7×150k×4.7μ≈0.5s
因此，电路输出矩形脉冲的周期为T= tw1＋tw2≈1s输出占空比为q=tw1/T≈50%
课程设计报告——交通信号灯控制器
目录一、设计背景 (2)二、任务和要求 (2)三、总体设计方案 (3)1.状态设置 (3)2.系统框图 (3)a.系统总框图 (3)b.系统状态转换框图 (4)四、单元电路设计 (4)1.倒计时电路（定时电路） (4)2.状态控制器（主控电路） (5)3.交通灯显示电路、 (5)4.数码管显示 (6)5.置数变换电路 (6)6.流量控制电路 (7)五、总电路原理图 (8)六、总电路图 (9)七、原件清单 (10)八、电路连接与调试 (10)九、设计总结 (10)十、参考文献 (11)一、 设计背景在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。
因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。
交通信号灯常用与交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。
有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。
二、任务和要求红绿灯交通信号系统外观示意图如图1所示。
1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。
2．设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上（主干道）绿灯亮的时间是45s ，另一个方向上（支干到）绿灯亮的时间是25s ，黄灯亮的的时间都是5s 。
3.要求加装一流量控制电路，使电路拥有流量控制功能，既：当一条路上无车，另一条路上有车时，这条路上的绿灯长亮，另一条路上红灯长亮。
三、总体设计方案1.状态设置状态1（00）：主车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行。
状态2（01）：主车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；状态3（10）：支车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；状态4（11）：支车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车的黄灯亮，车道，人行道缓行；2.系统框图a.系统总框图流量控制电路b.系统状态转换框图图2 工作流程图四、单元电路设计1.倒计时电路（定时电路）倒计时器由两位4位十进制可逆同步计数器（双时钟）74LS192、一个非门和一或门构成。
数字逻辑课程设计报告--交通灯控制器
数字逻辑课程设计报告——交通灯控制器学院名称：学生姓名：专业名称：班级：实习时间：2013年6月3日—— 2013年6月14日一、实验目的：1．掌握时序逻辑电路的设计方法，灵活运用理论知识。
2．提高自己的数字系统设计能力和实际动手能力。
3．了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统中，从而提高解决实际问题的能力。
二、实验任务与要求1.红绿灯交通信号系统外观示意图2．总体任务及要求⑴ 在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯；另一个方向是红灯、绿灯、黄灯。
⑵ 设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上红灯亮的时间是30s ，另一个方向上绿灯亮的时间是20s ，黄灯亮的时间都是5s 。
⑶ 用两组数码管，实现双向倒计时显示。
3.总时序工作流程图三、总体方案的设计1、主控电路在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先要把这四种状态以数字的形态表示出来，可以通过两位二进制数表示所需状态（00—Gr, 01—Yr, 11—Rg, 10—Ry）,循环状态：（00—01—11—10—00）。
可以设计一个模为4的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环转换，而且能够控制其他部分电路，所以可以利用74LS74（双上升沿D触发器）设计模4计数器作为主控部分电路。
主控电路2、脉冲输出部分脉冲输出部分为555时基芯片构成的多次谐波震荡器，电路原理图如右：其中器件参数分别为R1=4.7kΩ，R2=150kΩ，C1=4.7μF，C2=0.01μF。
产生的时钟脉冲为周期T=1s的方波。
电容C1充电时，暂稳态持续时间为tw1=0.7(R1+R2)C=0.7×(150k+4.7k) ×4.7μ≈0.5s电容C1放电时，暂稳态持续时间为tw2=0.7R2C=0.7×150k×4.7μ≈0.5s因此，电路输出矩形脉冲的周期为T= tw1＋tw2≈1s输出占空比为q= tw1/T≈50%脉冲输出3、红绿灯显示电路红绿灯显示是表示电路所处状态，受到主控电路控制，即主控电路的输出（A和B）决定了主干道和支干道的红绿灯的情况。
交通灯控制器课程设计
目录
1 设计任务及要求 2 总体设计方案 3 控制电路设计
3.1 控制电路工作原理 3.2控制电路设计过程
4 倒计时电路设计
4.1具有同步置数功能的十进制减法计数器设计 4.2主干道和支干道倒计时电路设计
5 译码显示电路设计
5.1动态显示工作原理 5.2动态显示及译码电路设计
共阴极数码管：将每个数码管的公共端（阴极）分别接三-八译码器的输出， 三-八译码器的输入为位选信号；将多个数码管的相同段接在一起，作为段码 输入端。
七段译码
报告要求
CONTENTS
01 封面
02 目录：四号 宋体
03
正文：小四 宋体 1.5 倍行距
04 参考文献 ：五号 宋体
一号 宋体
四号 宋体
由具有同步置数功能的十进制减法计数器实现。
将2片级联实现2位十进制减法计数器。
当主干道或者支干道减法计数器值为01时，产生同步置数信 号，将下一状态计数初值置入。
状态
S0
00
S1
01
S2
10
S3
11
主干道预置数
D7D6 D5D4
D3D2 D1D0
0000
0101
0101
0000
0000
0101
0110
○ 黄灯每秒闪亮一次。
总体方案
时钟
红绿 灯
控制器
交通灯控 制器的功 能框图
倒计时 计数器
数码 显示扫描
管
、译码
设主干道绿灯、黄灯、红灯分别为G1、Y1、R1；支 干道绿灯、黄灯、红灯分别为G2、Y2、R2，并且 均用0表示灭，1表示亮，则交通灯有如下四种输出 状态：
状态
交通灯控制器+数字电路课程设计报告
交通灯控制器+数字电路课程设计报告交通灯控制器是交通管理系统中的重要组成部分，其主要作用是控制道路上的交通信号灯。
随着数字电路技术的发展，交通灯控制器也逐渐向数字化、智能化方向发展。
本文将详细介绍一种基于数字电路的交通灯控制器设计，以及该设计方案的实现和效果。
一、设计方案1.硬件设计硬件设计方案主要包括数字电路的选择、交通灯的控制模块、传感器等。
本方案选用FPGA芯片作为控制芯片，该芯片具有先进的数字信号处理能力和可编程性，便于开发和定制。
交通灯的控制模块包括红灯、黄灯、绿灯三个信号灯的控制器，以及车辆、行人传感器等。
其中车辆传感器主要用来检测车流量，行人传感器主要用来检测行人通行情况。
2.软件设计软件设计方案主要包括程序的设计和调试，以及人机界面的设计和开发。
程序设计方案采用Verilog HDL语言进行实现，采用时序逻辑设计的思路来编写程序，实现红绿灯的控制和状态转移。
人机界面采用C语言进行编写，通过串口通信与控制芯片进行数据传输和控制。
二、实现过程在设计方案确定后，我们进一步开始实现。
首先是电路的焊接和测试，在确定电路正常无误后，再完成程序的编写和调试。
最后是人机接口的开发和完善。
具体实现流程如下：1.电路焊接首先进行电路布线和焊接，将FPGA芯片、光耦隔离器、电位器等元器件焊接到电路板上，以及信号灯、传感器等元器件的接入。
2.程序编写利用Verilog HDL语言编写程序，主要包括红绿灯状态的转移逻辑和相应的信号输出控制。
程序设计过程中，需要注意时序和状态的转移。
3.调试测试完成程序编写后，需要进行相应的调试测试。
通过仿真测试，检查程序逻辑是否正确，排除潜在问题。
在硬件实验平台上进行测试，确定系统能够正常工作。
4.人机界面开发利用C语言编写人机界面，实现与交通灯控制器的交互控制。
实现车辆、行人传感器的数据采集和显示，以及人手动控制交通灯的功能。
三、实现效果通过测试和实验验证，本文的交通灯控制器设计方案具有以下优势：1.使用FPGA芯片作为控制芯片，具有较强的可编程性和数字信号处理能力。
数字电路课程设计报告(交通灯)
西安邮电学院数字电路课程设计报告书——交通灯控制器院部名称：电子和信息学院专业名称：光电信息工程班级：光电0801学生姓名：陈笛（24）实习时间：2010年12月20日至2010年12月31日注释：交通灯控制器是可以自动控制交通灯并以倒计时的方式显示出时间来，方便行人和车辆在通行时有条不紊的通行，达到交通井然有序，出行人员安全快捷的到达目的地的效果。
本次实验的就是想通过这样的一个实例，来结合数字电路课程的学习共同实现这样的一个使用工具，达到理论和实践相结合的目的。
一：课程设计题目：交通灯控制器二：任务和要求：设计一个十字路口控制交通秩序的交通灯，满足以下条件：1.显示顺序为其中一组方向是绿、黄、红；另一方向是红、绿、黄。
2.设置一组数码管以倒计时的方式显示语序通行或禁止通行时间，其中支通道绿灯的时间是20s，另一个方向上主通道的绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的时间都是5s.3.选做1：当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关恢复正常状态。
4.选做2：用两组数码管实现双向倒计时显示。
三：总体方案的选择：1．交通灯控制器功能概述：交通灯控制器是可以自动控制交通灯，以倒计时的方式显示时间。
交通灯控制器是以七段显示数码管显示时间，用发光二极管来模拟交通灯。
实现这个交通灯控制器可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。
但是在这次实验中我们采用基本的数字芯片和发光二极管来实现这样的要求，采用这样的方式是：提供了这些芯片，也学习了数字电路的知识，两者的结合刚好巩固了我们对理论的加深理解。
2.交通灯亮灭和时间的确定（考虑到有四种状态，所以采用两位二进制数来控制各种状态，且二进制数用D 触发器产生）：00 东西红，主通道绿（30s ） 01 东西红，主通道黄（5s ） 10 东西绿，主通道红（20s ） 11 东西黄，主通道红（5s ） 3.方案的选择：本实验采用555电路，74ls161芯片，D 触发器，2—4译码器和七段显示数码管的相互连接来达到控制二极管发光和数码管的显示。
西邮 数字电路课程设计 交通信号灯
数字逻辑课程设计报告——交通灯控制器学院名称：电子工程学院学生姓名：专业名称：班级：实习时间：2013年6月3日——2013年6月14日一．系统功能概述红绿灯交通信号系统为模拟实际的十字路口交通信号灯。
外部硬件电路包括：两组红黄绿灯（配合十字路口的双向指挥控制）、一组手动与自动控制开关（针对交通警察指挥交通控制使用）、倒计时显示器（显示允许通行或禁止通行时间）。
红绿灯交通信号系统外观示意图如下图所示。
一． 任务和要求1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。
2．设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是黄灯绿灯黄灯绿灯30s，黄灯亮的的时间都是5s。
3．选做：当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止。
当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。
三．总体思路概述从功能上，交通灯控制信号可以划分为4个独立的模块，分别为时钟产生模块、状态转换模块、计时模块、显示模块。
各功能模块的划分及相互之间的关系如下图所示。
交通灯控制系统的4个功能模块四．单元电路设计1．时钟产生模块时钟产生模块的功能是负责产生频率为1Hz的秒脉冲信号，为计时模块提供计数脉冲。
可以用来产生时钟信号的电路有很多，如石英晶体振荡器、RC振荡器、555多谐振荡器等，可以根据频率稳定度和精确度要求选择使用。
我们用的是555多谐振荡器。
如图：4.7uf555多谐振荡器2.状态转换模块状态转换模块的功能是控制两个方向上信号灯状态的转换。
通常十字路口的交通要道分为主干道和支干道，主干道的通行时间要大于支干道的通行时间。
这里定义主干道的通行时间为30秒，支干道的通行时间为20秒，准备禁止时间为5秒。
根据主干道和支干道的通行状况可以分为4种状态。
S0：主干道通行30秒，支干道禁行30秒。
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所在部门
电子工程学院
实施时间
2012年12月10日——2012年12月21日
具体内容
第一周
讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；
第二周
组装电路;老Байду номын сангаас验收电路;写实验报告；实验总结；
成绩鉴定
学习内容
（40分）
基本功能完成情况（25分）
扩展功能完成情况（10分）
其它（5分）
接受单位评价
（20分）
实践能力（10分）
学习态度（6分）
学习纪律（4分）
报告鉴定
（40分）
报告内容与实践过程紧密结合（20分）
报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数20分)
评阅教师姓名
薛延侠
职称
副教授
成绩
评语
评阅教师签字
年月日
Q2
Q3
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
0
1
1
0
模10计数
0
1
1
1
模2计数
绿
1
1
0
1
模5计数
1
1
1
1
停止计数
黄
0
1
1
0
模10计数
1
0
1
1
模3计数
红
实习时间
：
2012年12月10日——2012年12月21日
西安邮电大学数字电路课程设计成绩鉴定表
学生姓名
班级/学号
承担任务实验室（单位）
电路与电子技术基础教学部
电容C1放电时，暂稳态持续时间为
tw2=0.7R2C=0.7×150k×4.7μ≈0.5s
因此，电路输出矩形脉冲的周期为T= tw1＋tw2≈1s输出占空比为q=tw1/T≈50%
555定时器电路图555定时器实际连接图
2．计时控制部分：
通过两片74LS161级联实现最大模值为256的加法计数功能，用低位片U2的输出口RCO控制高位片U3的使能端ENT，即低位片U2产生进位信号后高位片开始工作。
五．使用元件
①元件清单
1.74LS161(三个)
2.74lLS139（一个）
3.74LS555（一个）
4.74LS48（两个）
5.74LS00（两个）
6.74LS04（两个）
7.74LS08（一个）
②元件管脚和功能表
74ls161管脚及其功能表
74ls139及其功能表
74ls48的管脚
74ls00管脚
由于数字显示部分要求倒计时显示，故置入数据时取数码管相应显示码值的反码，具体数据表格见数字显示部分。
在此电路中，开关SW2、SW1分别控制高、低位片的强制置数，当SW2、SW1接低电平时，若SW3接高电平，高位片被强制置入数据1111，低位片通过彩灯控制部分的反馈信号被置入数据1011。此时，将SW2、SW1接高电平，计数开始，进入有效循环前5s的偏离态。当低位片进位后，高、低位片进位端均为1，U9A输出端为1，U6C、U6D输出端为0，即高、低位片LOAD端为0，实现置数功能。
3．用两组数码管，实现双向倒计时显示。
三．实现方案：
实现这个交通灯控制器可以采用FPGA、单片机等可编程器件或基本数字逻辑器件实现。在这次实验中采用74系列数字集成芯片和555时基芯片实现相应功能。本报告最后附有使用MULTISIM仿真软件进行的仿真电路图。
四．具体功能分析：
此电路为十字路口交通灯控制电路，要求东西向和南北向不能同时出现绿（黄）灯，发生“撞车”现象。即当某一方向为绿灯或黄灯时，另一方向必为红灯。东西向主通路有倒计时显示。
西安邮电大学
数字电路课程设计报告书
——交通灯控制器
学院名称
：
电子工程学院
学生姓名
：
景超（01）
专业名称
：
微电子
班级
：
1002
题目：交通灯控制器
一实验目的
通过本次实习利用所给器材和要实现的电路功能结合理论知识实际要求设计出合理的电路，达到深刻理解理论知识和其与实际运用的差异，初步掌握模拟与数字逻辑电路系统设计的基本方法。
74ls04管脚
74ls08管脚
六．单元电路设计：
1．脉冲输出部分：
脉冲输出部分为555时基芯片构成的多次谐波震荡器，电路原理如下图：其中器件参数分别为R1=4.7kΩ，R2=150kΩ，C1=4.7μF，C2=0.01μF。产生的时钟脉冲为周期T=1s的方波。
电容C1充电时，暂稳态持续时间为
tw1=0.7(R1+R2)C=0.7×(150k+4.7k) ×4.7μ≈0.5s
二 实验任务与要求
红绿灯交通信号系统外观示意图如图所示。
1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。
2．设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的的时间都是5s。
设计时序如下：
东西向
南北向
4．电路框图设计：
说明：脉冲输出部分为555时基芯片构成的多次谐波振荡器，由其产生周期为1s的时钟脉冲信号。计时控制部分主要由两片74LS161（十六进制同步加法计数器）及逻辑门电路构成。产生30s、20s和5s的倒计时信号。彩灯控制部分将计时控制部分输出的信号通过逻辑门电路及74LS139（双2—4线译码器）和一片74LS161组合产生控制信号，控制彩灯按照响应时序显示，并将74LS139的输出信号反馈回计时控制部分实现三种倒计时之间的切换。数字显示部分主要由74LS48（7段显示译码器）、74LS04（反相器）及8段共阴极数码管构成，通过接入计时控制部分的信号实现倒计时显示。
高位片置入数据为 , ，当高低位片同时产生进位信号，74LS74产生上升沿，即每次倒计时完毕后进行置数。低位片置入数据由黄灯亮\灭控制，当黄灯亮时置入数据为1011，黄灯灭时置入数据为0110。
计时系统与东西向主通路交通灯亮\灭情况真值表如下：
低位片（U2）
高位片（U3）
彩灯
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1