交通灯设计数电课程设计报告-数电实验交通灯课设

课程设计论文

题目：交通灯定时控制系统的设计、制作

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完成日期：

设计任务书

在城镇街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。

设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下：

（1）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次

通行时间都设为 25 秒。

（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮 5 秒钟，才能变换运行车道。

（3）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。

选做扩展功能：

（4）十字路口有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间以秒为单

位作减计数；

（5）要求通行时间和黄灯亮的时间均可在 0~99s 内任意设定。

目录

一、交通灯设计原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 二、单元电路的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (8)

1、秒脉冲发生器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..8

2、定时器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯ ..9

3、控制器⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..11

4、译码器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯ ..14

5、显示部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (16)

6.整个交通灯控制系统的布局⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (17)

三、仿真过程与效果分析 (17)

四、元器件清单 (19)

五、体会总结 (20)

六、参考文献 (21)

七、附录

一．交通灯设计原理

交通灯控制系统的原理框图如图 1 所示。它主要由控制器、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。图中：

TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为 25 秒，即车辆正常通行

的时间间隔。定时时间到， TL=1 ，否则， TL=0 。

TY ：表示黄灯亮的时间间隔为 5 秒。定时时间到， TY=1 ，否则，TY=0 。

ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。

由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

图 1 交通灯控制系统的原理框图

两方向车道的交通灯的运行状态共有 4 种( 因人行道的交通灯和车

道的交通灯是同步的 , 所以不考虑 ) ，如表 1 所示

表 1

信号灯状态车道运行状态

甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行

甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行

甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行

甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行

一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：

（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔 TL 时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。

（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规

定时间间隔 TY 时，控制器发出状态转换信号 ST，转到下一工作状态。（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车

道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔 TL 时，控制器发出状态

转换信号 ST，转到下一工作状态。

（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车

道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已

过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY 时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（ 1）种工作状态。

交通灯以上 4 种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用 S0、S1、S3、S2 表示，则控制器的工作状态及功能如表 2 所示

表 2 控制工作状态及其功能

控制器状态信号灯状态车道运行状态

S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行

S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行

S2（11）甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行

S3（10）甲红，乙黄甲车禁止道通行，乙车道缓行

控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：AG=1：甲车道绿灯亮；

BG=1：乙车道绿灯亮；

AY=1 ：甲车道黄灯亮；

BY=1：乙车道黄灯亮；

A R=1：甲车道红灯亮；

BY=1 ：乙车道红灯亮；

由此得到交通灯的ASM 图，如图 2 所示。设控制器的初始状态为

S0（用状态框表示S0），当 S0 的持续时间小于25 秒时， TL=0

（用判断框表示 TL ），控制器保持 S0 不变。只有当 S0 的持续时间等于25 秒时，TL=1 ，跳转到S1，这时当S1 持续时间小于 5 秒时TY=0 ，控制器保持 S1 不变，只有当持续时间等于 5 秒时，控制器发出状态转换信号 ST（用条件输出框表示 ST），也就是说每跳转一次

持续总时长为30 秒，然后转换到下一个S2 状态，满足条件又跳到S3 的总时长 30 秒工作状态。

依此类推可以弄懂ASM 图所示表达的含义。

AG BR AR BY

S T

1

T L T Y

1

AR BG

AY BR S T

00

1

T L

T Y1

图 2．画出交通灯控制器的ASM