简易交通灯控制器的设计报告
一、概述
交通灯在人类道路交通发展过程中扮演着非常重要的角色，而我国是一个人口超级大国，汽车工业的发展正在快速增长的阶段，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。
智能交通灯系统正是解决这一矛盾的途径之一。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通灯控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗，本文就是通过对交叉路口交通灯的智能控制，达到优化路口交通流的目的。
二、方案论证
设计一个简单的交通灯控制器。实际上就是四个平时状态加上一个紧急状态。我们不妨设：
S1：南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，时间15s；
S2：南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮，时间3s；
S3：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l5s；
S4：南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮，时间3s；
图1 主电路状态与指示灯状态转换
S5的紧急状态，我们可以设计一个开关来控制这个状态的开启与关闭。剩余的四个状态我们可以放在一起来综合考虑。
因为四个状态是轮换的。首先，用10进制计数器对平时状态下的四种情况进行计数，再用3线——8线译码器对这四种状态进行编码，之后控制四个方向的二极管（代替红绿灯）的亮暗。其次，1Hz脉冲信号我们可以用555时基电路构成的多谐振荡器来实现。555定时器部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。再者，用两片十进制可逆计数器来显示黄绿灯亮的秒数。
最后，就可以基本实现红绿灯的简单控制。
图2 红绿灯控制器的基本流程图
三、电路设计
1.脉冲产生电路
脉冲是由555时基电路构成的多谐振荡器产生的。选取两个固定电阻，计算出电容，使其频率为1Hz，其电路图如下:
出
图3脉冲产生电路
其高电平时间为：
s C R R T 812.0)(7.0211=+= 其低电平时间为：
s C R T 203.07.022== 占空比：
%80203
.0812.0812
.0q 2
11=+=
+=
T T T
频率f=1.015Hz （约为1Hz ） 2.倒计时电路
因为是倒计时的15s 和倒计时的3s ，涉及到两位数，所以采用两片十进制可逆计数器芯片。
译码器的
译码器的
图3 倒计时电路
我们要完成的是15s和3s的倒计时循环，因为是倒计时，所以将脉冲接到down的一端。左边的芯片表示的是十位的数字，右边的芯片表示的是各位的数字。十位之涉及到0和1，所以只要控制A端的输入为0或1，所以用一个异或门连接译码器的Y0和Y2上，因为这两个输出端控制的是黄灯的状态（具体在译码器部分有解释），剩下的端口全部接地。各位的数字之涉及到3和5，所以输入端为0101和0011，这两个数的差别就在于中间的两位并且互反，所以将c端口接到译码器的b端口即可。并将两个借位输出连接到一个与门上来控制置数端。
3.计数电路
用计数器来计数四个状态，就是从15s->3s->15s->3s进行循环，输出为00 01 10 11。
选择74LS160芯片，用的是置数法，实现四进制计数器。如图：
端
图4 计数电路
这计数电路就是用来循环记录00 01 10 11 四个基本状态的。
4.状态译码电路
从十进制计数器输出了4个状态，对这四个状态进行译码。真值表如下：
表1 3位二进制译码器真值表（部分）
译码阶段已经完成，接下来就是用这些译码出来的信号。来控制四个方向红绿灯的状态。输出为0001,0010,0100,1000的时候分别对应着S3,S1,S2,S4四个状态，并且同方向的一个灯亮起的时候剩余的灯必须是保持暗的状态。所以用与非门和非门来控制二极管。首先是黄灯的控制，黄灯出现在S2和S4的状态下，所以将非门连接在Y1，Y3处。将绿灯接在Y0，Y2处。红灯的切换是在黄灯亮之后，所以用与非门来控制。南北的与非门两端分别接Y2,Y3；东西的与非门两端分别接Y1,Y3。
接下来说明一下为什么要这么接。就S1状态而言，南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，时间15s，译码器的输出为0010。此时东西方向有且仅有绿灯在亮，南北方向有且仅有红灯在亮。所以东西方向的绿灯要是想亮就得连接Y1端。同理，分析四种状态分别得出南北的黄灯连接Y0，南北的绿灯连接Y3，东西的黄灯连接Y2。之后分析如何让红灯亮。红灯的亮暗是在黄灯的亮暗之后切换的，所以用一个与非门。先用
南北方向上的红灯来分析，南北的红灯时在S1和S2两个状态都亮的，其输出为0010和0100，所以与非门的两端接的是Y1与Y2。同理东西方向的红灯连接的是Y0与Y3。
图5 状态译码电路
5.紧急控制开关电路
开关没开启之前要保持之前的状态，开关开启之后，四个红灯全部亮起，并且计数器归零。首先，让四个红灯全部亮起。在对红灯输入信号之前接出一个或门，其中的一端接原来的信号，另一端接0，这样保证了原有信号的输出。开关闭合后，让原本接0信号的那一段改变为1信号，就强制使红灯的输出变成了1，实现了功能。其次，让计数器归0。开关没有动作之前，让十进制可逆计数器的清零端接0信号，开关动作后，让清零端接1信号，实现了清零的功能。如图：
Key = Space
0的清零端
或门
图6 紧急开关控制
四、性能测试
1.脉冲产生电路的测试
为了在仿真中快速的看到结果，故将电容缩小了100倍，仿真如下图，脉冲周期
简易交通灯控制电路的设计课程设计
长安大学 电子技术课程设计 题目简易交通信号灯控制器 班级 姓名黄红涛指导教师温 凯歌 日期 前言 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。有了交通灯之后人们的安全出行有了很大的保障。 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。 因此，在本次课题为简易交通灯的课程设计中，通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法，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。
本设计分为两个部分：第一部分是由定时器、时钟脉冲驱动和控制器组成的秒脉冲信号发生装置；第二部分是有译码器、发光二极管和数码管组成的交通信号灯以及时间显示装置。各部分采用分模块设计，正文中详细介绍了各模块的功能和原理。 为了完成本次设计，参阅了大量的资料，包括所用到的芯片的详细中英文资料。搜集和查阅资料是一个漫长但是非常重要的过程，获取各模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最合适的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到相应资料。经过商讨，结合现有资料，制定基本框架，并基本定出电路图。在MULTISIM软件里进行电路仿真，来验证电路的正确性。通过仿真来验证实验原理和电路的正确性。在整个过程中，充分发挥主观能动性，将平时所学的理论知识和实际相结合，往往理论可行的东西，实际并不一定能出现结果，这就是我们需要解决的问题，通过问老师或者查资料来分析解决问题。最后确定仿真没有错误后，汇总电路图。 本设计分为两大部分，交通信号灯以及译码显示电路（时间显示）部分由黄红涛同学和韩白雨同学负责主导设计；秒脉冲信号发生以及控制部分由任永刚同学负责，最后进过整合后得到完整系统。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次课程设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 黄红涛 2010年12月29日 目录 前言 (2)
PLC实验报告(交通灯控制系统)
交通灯控制系统 一、实验目的 (1)用PLC构成十字路口交通灯控制系统。 (2)掌握程序调试的步骤和方法。 (3)掌握构建实际PLC控制系统的能力。 二、实验要求 (1)复习PLC常用指令的功能及用法。 (2)复习PLC程序设计的一般方法。 (3)根据实验要求提前编写程序，待上机验证调试修改。 三、实验环境 软件：STEP 7-Micro_WIN V40+ SP9：S7-200的编程软件 STEP 7-Micro_WIN V32指令库 硬件：THSMS-2A型PLC实验箱（西门子）、电脑、连接导线、USB-PPI 通信电缆 四、实验内容及步骤 交通灯控制系统面板图如上图所示，控制要求如下： 交通信号灯受一个总控制开关控制，当总控制开关接通时，信号灯系统开始工作。 开始工作后，南北红灯和东西绿灯同时点亮，4秒后东西绿灯开始闪烁，闪烁2秒后熄灭，熄灭同时切换成东西黄灯亮，2秒后东西黄灯和南北红灯同时熄灭，东西红灯和南北绿灯同时点亮。4秒后南北绿灯开始闪烁，闪烁2秒后熄灭，熄灭同时切换成南北黄灯亮，2秒后南北黄灯和东西红灯同时熄灭，再次切换成南北红灯和东西绿灯同时点亮。如此循环，周而复始。 当总控制开关断开时，所有信号灯都熄灭。
(1)确定I/O点数。列出详细的I/O地址分配表。如（该表仅为举例， (3)输入编好的PLC控制程序。 (4)运行程序，按控制要求设置各输入量，观察PLC运行情况，记录南北、东西各灯顺序亮、灭的运行情况。调试程序直至正确为止。 解：由题目要求得，
②梯形图如下图①，语句表如下图②，时序图如下图③： 图①图① 图②图② 图③ 五、注意事项
交通灯控制器课程设计报告
中南林业科技大学 课程设计报告 设计名称：交通灯控制器 姓名： 学号： 专业班级： 院（系）： 一、课程设计题目：交通灯控制器 时间:2015年6月29日至7月13日 地点： 指导老师： 二、课程设计目的
交通灯控制信号的应用非常广泛。本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下： 一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯亮，后32秒绿灯亮。 在红灯亮的期间的后8秒与红灯在一起的黄灯闪烁（注意：红灯同时亮）。为了显示效果明显，设计闪烁频率为1。 在绿灯亮的期间的后8秒与绿灯在一起的黄灯闪烁（注意：绿灯同时亮），为了显示效果明显，设计闪烁频率为1。 在黄灯闪烁期间，数码管同时倒计时显示，在此期间以外，数码管不亮. 三、 课程设计方案 为了完成交通灯控制电路的设计，方案考虑如下： 一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮是由二进制加法计数器的输出端状态来决定的，因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二极管的控制信号，因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二极管（二个红色发光二极管，二个绿色发光二极管，二个黄色发光二极管）电路，一个数码管显示电路。结构图如下： 四、 课程设计原理 脉冲信号发生器由定时器555构成。 二进制加法计数器由七位二进制加法计数器4024构成。 555脉冲 振荡器 4024 计数器 组合逻辑电路 发光二极管电路 193 计数器 4511 驱动器 数码管
十进制减法计数器由74LS193可逆可预置十进制计数器构成。 组合逻辑电路根据其输入输出的逻辑关系后再确定电路芯片。 驱动器选用4511。 从以上讨论可知，需要对所采用的芯片有比较详细的了解。下 面对以上几种芯片的基本知识和基本特性进行介绍。 1、555定时器 555定时器是一块常用的集成电路，电路符号如左图所示，8为电源端VCC，1为公共端GND。所加电源电压范围：4.5V 交通控制器设计实验 一．实验目的 1．了解交通灯的亮灭规律。 2．了解交通灯控制器的工作原理。 3．进一步熟悉VHDL语言编程，了解实际设计中的优化方案。二．实验任务 设计一个十字路口交通控制系统，其东西，南北两个方向除了有红、黄、绿灯指示是否允许通行外，还设有时钟，以倒计时方式显示每一路允许通行的时间，绿灯，黄灯，红灯的持续时间分别是40、5和45秒。当东西或南北两路中任一道上出现特殊情况，例如有消防车，警车要去执行任务，此时交通控制系统应可由交警手动控制立即进入特殊运行状态，即两条道上的所有车辆皆停止通行，红灯全亮，时钟停止计时，且其数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，管理系统恢复原来的状态，继续正常运行。 三．原理分析 本系统主要由计数控制器和倒计时显示器电路组成。计数控制器实现总共90秒的计数，90秒也是交通控制系统的一个大循环；控制器控制系统的状态转移和红黄绿灯的信号输出；倒计时显示器电路实现45秒倒计时和显示功能。整个系统的工作时序受控制器控制，它是系统的核心。 控制器的整个工作过程用状态机进行描述，其状态转移关系如下图所示。五种状态描述如下： s0：东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，此状态持续40秒的时间； s1：东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮，此状态持续5秒的时间； s2：东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，此状态持续40秒的时间； s3：东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮，此状态持续5秒的时间； s4：紧急制动状态，东西方向红灯亮，南北方向红灯亮，当紧急制动信号有效（hold=’0’）时进入这种状态。 当紧急制动信号无效（hold=’1’）时，状态机按照s0→s1→s2→s3→s0循环；当紧急制动有效（hold=’0’）时，状态机立即进入s4，两个方向红灯全亮，计数器停止计数；当紧急制动信号再恢复无效时，状态机会回到原来的状态继续执行。 四．电路设计 交通控制器系统顶层原理图如下图所示，它由计数控制器（control），45秒倒计时计数器（M45）模块组成。下面主要介绍计数控制器和倒计时计数器M45的设计方法。 推南呼紅爭院 电子技术课程设计报告题目：简易交通灯控制逻辑电路设计 学生姓名： 学生学号： 年级：2014 级 专业：自动化 班级：(1)班 指导教师： 机械与电气工程学院制 2017年5月 简易交通灯控制逻辑电路设计 机械与电气工程学院自动化专业 1设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 本系统由单片机系统、数码管显示、交通灯显示系统组成。系统除基本的交通功能外，还具有倒计时。东西、南北两个干道交于一个十字路口，各干道有一组红、绿、黄三色的指示灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换。 1.2 课程设计的要求本次课程设计实现的交通灯是带有额外的功能，预期实现的主要功能如 下。 （1）具有时间显示功能，就是数码管倒计时功能； （2）红绿灯具有两种状态，南北直行，东西直行； （3）具有模式转换功能，切换到不同状态，交通灯通行时间不一样； 程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s,后东西段通行、南北段禁止60s,依此循环。系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。 正常模式：直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁 止（红灯）60s,倒计时到3s时，黄灯亮，提醒人们注意了。然后是东西段通行（绿灯），南北段禁行（红灯）,一直循环下去。 繁忙模式：南北段、东西段的通行时间改为30s，其它与正常模式类似。 特殊模式：特殊模式红灯全亮，倒计时20s，到最后3秒黄灯闪3次后并转入正常模式。 2 简易交通灯控制逻辑电路设计方案制定 2.1 简易交通灯控制逻辑电路设计的原理系统上电或手动复位之后，系统先显示状态灯及LED 数码管，将状态码值送显P1 口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显P0 口，在此同时用软件方法计时1秒， 到达1s就要将时间值减1,刷新LED数码管。 交通灯控制器 ——数字系统设计报告 姓名： 学号： 一．实验目的 1.基本掌握自顶向下的电子系统设计方法 2.学会使用PLD和硬件描述语言设计数字电路,掌握 Quartus II等开发工具的使用方法 3.培养学生自主学习、正确分析和解决问题的能力 二．设计要求 我所选择的课题是用Verilog HDL实现交通灯控制器。该课题的具体内容及要求如下： 主干道与乡村公路十字交叉路口在现代化的农村星罗棋布，为确保车辆安全、迅速地通过，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯禁止通行；绿灯允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间行驶到禁行线之外。主干道和乡村公路都安装了传感器，检测车辆通行情况，用于主干道的优先权控制。 （1）当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。 （2）当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。主干道最短通车时间为25s 。 （3）当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车25s，乡村公路通车16s交替进行。 （4）不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。 （5）在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮5s时 间的黄灯作为过渡。 （6）用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。 （7）要求显示时间，倒计时。 （C表示乡村道路是否有车到来，1表示有，0表示无；SET用来控制系统的开始及停止；RST是复位信号，高电平有效，当RST=1时，恢复到初始设置；CLK是外加时钟信号；MR、MY、MG分别表示主干道的红灯、黄灯和绿灯；CR、CY、CG分别表示乡村道路的红灯、黄灯和绿灯，1表示亮，0表示灭） 系统流程图如下：（MGCR:主干道绿灯，乡村道路红灯；MYCR:主干道黄灯，乡村道路红灯；MRCG:主干道红灯，乡村道路绿灯；MRCY:主干道红灯，乡村道路黄灯；T0=1表示主干道最短通车时间到，T1=1表示5秒黄灯时间到，T2=1表示乡村道路最长通车时间到。） 设计要求 （1）在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯，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、黄灯、绿灯。 （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的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为20s、5s、25s。 （3）当各条路中任意一条上出现特殊情况，例如有消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。 设计原理及框图 交通灯控制系统的原理框图如图1所示，它主要由秒脉冲发生器，时间显示器，倒计时计数器，计数控制器，交通灯控制器，交通显示灯，紧急开关构成。秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源，同时控制着正常工作时黄灯与特殊情况下数码管数字的闪烁，倒计时计数器控制器控制倒计时计数器，倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上。交通控制器控制交通显示灯的亮灭，交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。 图一：交通灯控制系统的原理框图 状态1 甲车道黄灯亮 乙车道红灯亮 OO O 两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种，如图2所 示，它们转换到数子状 态如下图。 TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为 25秒，当TF=0时，甲车道为 红灯，25秒倒计时；当TF=1时，乙车道为红灯，25秒倒计时。 TS:表示倒计时到5秒和20秒。TY=0倒计时20秒，否则，TY=1倒计时5秒 一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下： （1）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。此时TF=O,TS=0绿灯亮足规定的时间隔20s ，倒计时计数器发出状态转 换信号使TS=1,使计数控制器使TS=1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 5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=1, TS=O,使控制器控制译码器 转到下一工作状态。 （3） 甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。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 20s 时，倒计时计数器发出状态转换信 号使TS=1,使控制器控制译码器转到下一工作状态。 （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5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0,使计数控制器转到下一工作状态，即系统又转换到第（1）种工作 状态。 因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争 冒险的问题，所以可设计为当计数器为 00时即发生信号灯的转换，当信号灯 甲车道绿灯亮 乙车道红灯亮 000 以态2 甲车道红灯亮 乙车道碌灯亮 2- 图 ? 00 r 状态3 甲车直红*1亮 乙车道就侯 TS=O TS=1 TF=0 T 状态0 状态1 状态2 状态3 plc交通灯实验报告 篇一：PLC交通灯课程设计报告 信息与电子工程学院 课程设计报告 目录 一、课程设计概述 ................................................ .................. 3 1.1课程设计内容 ................................................ ........................... 3 1.2课程设计技术指标 ................................................ ................... 3 二、方案的选择及确定 ................................................ ........... 4 三、系统硬件设计 ................................................ .................. 5 四、系统软件设计 ................................................ .................. 6 五、触摸屏设计 ................................................ ...................... 8 六、系统调试 ................................................ ......................... 9 七、总结以体 课程设计说明书 课程设计名称：数字逻辑课程设计 课程设计题目：简易交通灯电路设计 学院名称：信息工程学院 专业：计算机科学与技术班级： 学号：姓名： 评分：教师： 20 10 年9月16 日 摘要 随着社会经济快速发展以及现代社会人口的增加，顺应各种交通工具的发展和交通指挥的需要，加强交通道路管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，此时交通灯便应运而生。它已逐渐成为改善交通状况的一种重要工具。因此设计交通灯电路对我们的生活息息相关。 本次课题设计采用NE555产生计时信号，定时给出方波脉冲信号，同时采用CD4017集成芯片实现三种信号灯的自动循环功能，以及利用或门真值表功能实现简易交通灯的设计。此简易交通灯可以而且仅可以控制一条交通道路，主要实现红，黄，绿，红，黄，绿单向交通灯循环控制，但是同样可以改动电路从而实现红，黄，绿，黄，绿双向交通灯循环控制；而在时间控制上，红，黄，绿亮灯时间上取为2:1:2。 经过一系列分析准备，本次课题设计除了在手动控制上存在一些不足外，已完成电路设计要求。 关键字：循环控制计时电路译码电路 NE555 CD4017 目录（页码要调整下） 前言 (4) 第一章设计内容与要求 (5) 第二章简易交通灯设计方案 (5) 2.1基本要求设计方案..........................................,5 2.2提高要求设计方案..........................................,6 第三章系统组成及工作原理. (6) 3.1 系统组成 (6) 3.2 工作原理 (7) 第四章简易交通灯设计方案单元模块电路设计 (8) 4.1电源电路 (8) 4.2译码电路 (9) 4.3 光源电路 (10) 4.3.1红黄绿单向循环 (10) 4.3.2红黄绿黄红双向循环 (11) 第五章实验调试和分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14) 附录一 (14) 附录二 (15) 附录三 (16) 实验五十字路口交通灯控制器设计一．实验目的 1.进一步加强经典状态机的设计 2.学会设计模可变倒计时计数器 二．实验要求 一条主干道，一条乡间公路。组成十字路口，要求优先保证主干道通行。有MR（主红）、MY（主黄）、MG（主绿）、CR(乡红)、CY（乡黄）、CG（乡绿）六盏交通灯需要控制；交通灯由绿→红有4秒黄灯亮的间隔时间，由红→绿没有间隔时间；系统有MRCY、MRCG、MYCR、MGCR四个状态； 乡间公路右侧各埋有一个传感器，当有车辆通过乡间公路时，发出请求信号S=1，其余时间S=0； 平时系统停留在MGCR（主干道通行）状态，一旦S信号有效，经MYCR（黄灯状态）转入MRCG（乡间公路通行）状态，但要保证MGCR的状态不得短于一分钟；一旦S信号无效，系统脱离MRCG状态。随即经MRCY（黄灯状态）进入MGCR 状态，即使S信号一直有效，MRCG状态也不得长于20秒钟。 三．实验设计： 1.一条主道，一条乡道，组成十字路口，要求优先保证主道通行。 2.当主道没有车通行，且乡道友车要通行时，并且此时主道通行时间大于1分钟，则主道变黄灯，乡道保持红灯，经过4秒倒计时时间进入主道为红灯乡道为绿灯的状态。再倒计时20秒钟。在倒计时过程中，若乡道突然没有车通行，马上进入主道红灯，乡道黄灯状态，倒计时4秒。 3.之后主道变为绿灯，乡道为红灯，这时无论乡道有无车通行都要倒计时60秒，然后若乡道有车通行则主道为黄灯，乡道为红灯，若乡道一直没有车要通行则保持主道通行，若乡道友车通行则按照上面的状态依次进行转换。 按照以上的思路，设计两个底层文件和一个顶层文件： 1.模块1是状态改变控制6盏灯的亮与灭。 一个十字路口的交通灯控制系统 一、设计内容和要求： 利用AT89C51单片机设计一十字路口交通灯控制系统。 1：系统主要由单片机、数码管、交通灯组成。 2：具有人行道和基本的交通灯的功能。 3：具有数码管倒计时功能。 4：要求东西和南北车道的车辆交替运行，每次通行为25秒。 5：要求黄灯先亮3秒，才能变换车道，黄灯亮时要求闪亮。 6：有紧急情况的处理办法（如急救车来时）。 二、总体方案设计 本设计研究的是基于AT89C51单片机的交通灯智能控制系统。根据交通控制系统的设计原理，阐述了硬件和软件方面开发的整个过程。主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，控制通行倒计时及直行、行人的通行。并设计了有紧急情况（如急救车到来）时的处理办法。 三、系统的硬件设计 （1）本系统选用通过P0到P3口用做输出显示控制口。P0口用作输出南北方向LED数码管字符编码，P2口用作输出东西方向LED数 码管字符编码。P1.1—P1.4口用于位选及输出南北方向发光二极 管。P1.5和P1.6用作南北方向人行道的控制灯。P1.7和P3.7用作 东西方向人行道的控制灯。P3.0—P3.6口用于位选及输出东西方向 发光二极管。P3.2和P3.3用作外部中断。 （2）LED数码管采用动态显示方式实现倒计时读秒，并且本系统采用的是LED的共阳极接法。 （3）LED动态显示，在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将段选位并联在一起，由一个八位的I/O口控制，而位选由另一个 口控制，段选码、位选码每次送入后演示1ms，而人的视觉暂留 时间为0.1s，所以在人看来数码管一直亮着，从而在应用中通过动 态扫描的方法显示。 四、设计原理分析 （1）从十字路口交通灯示意图分析可知：东西、南北方向信号灯控制是中心对称的，即无论是主干道还是支干道两侧系统对同方向的信 号灯控制是同步的。 （2）从示意图分析可知，人行道各个方向，系统对两侧的信号灯的控 微机原理课程设计报告 新疆农业大学 计算机与信息工程学院 课程题目：微机原理与几口技术 班级：电科112 指导老师：张婧婧 姓名：刘建国 学号：114633222 基于8086的交通信号控制器的设计报告摘要： 这次课程设计，我们的任务是：基于8086的交通信号控制器的设计。8086系统是我们这个学期学习的主线方向，我们将在8086系统的基础上完成交通信号控制器的设计，其具体功能是：1.显示十字路口东西、南北2个方向的红、黄、绿的指示状态。2.实现正常的倒计时功能。用2组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，显示时间为红灯30s，绿灯50s，黄灯5s。3.按S1键能实现特殊的功能，显示倒计时的2组数码管闪烁，计数器停止计数并保持在原来的状态；东西、南北路口均显示红灯状态；特殊状态解除后能继续计数。4.按S2键实现总体清零功能。计数器由初始状态计数，对应的指示灯亮。 关键词：8086系统 74154 74HC373 8255A LED交通灯 (一) 1) 设计目的 交通信号控制灯是日常交通不可缺少的工具，涉及到人们的人生和财产安全，在道路行驶上起了相当关键的作用，因而设计交通信号控制灯是非常有意义的。同时我们这次设计的课题就是“基于8086交通信号控制器的设计”，基于以上目的，我利用一周时间精心设计出课题要求的交通灯。 2) 设计思想 在此次设计过程中，我们选择了数码管、发光二极管、74LS138、74LS373、8255A和8086来控制实现交通灯按设计要求工作。 3）硬件部分 1、LED设计说明: 用LED作为倒计时时间的显示器，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1，利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，LED是发光二极管属于二极管的一种,LCD是液晶显示器,两者相差太多.但是用LED的点阵也能组成显示器,适用于户外大屏幕显示,分辨率较低，LED与LCD具体比较如下图 表1-1：LCD与LED的比较 2、8255设计说明: 用8255A可编程并行接口芯片的A、B、C三口作为红、绿、黄交通灯的控制输入口。8255有三个并行输入输出口，可以方便的对三种颜色的交通灯进行很好的控制。解决方案是：PB0~PB7接模拟灯二极管，PA0~PA7接7段二极管的段选，PC0~PC3接7段二极管的位选，PC4~PC7与开关相连，处理器芯片集成芯片卡PCI卡连接，用于完成硬件方面的实验正常通信。其芯片比较说明:如下表： 表1-2：8255A与8251芯片的比较 沈阳航空航天大学 程设计 （说明书） 课程设计任务书 课程名称电子线路课程设计 课程设计题目 _________ 简易交通灯控制电路的设计 ___________ 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 1东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25s。 2. 东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。 3?南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间15s。 4.如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车辆通行, 特殊情况过后能恢复正常。 二、设计要求 1. 在选择器件时，应考虑成本。 2. 根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1. 根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真 2. 进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1.童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006 年 2?阎石，数字电子技术（第五版）.[M]北京：高等教育出版社，2005. 3. 陈孝彬，《555集成电路实用电路集》.高等教育出版社2002-8. 4. 王刚《TTL集成电路应用》.机械工业出版社2000-10. 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表: 指导教师签字： 年月日 一、 概述 简易交通灯电路是脉冲数字电路的简单应用，设计了交通信号灯不同方向在不同 的时间倒计时内，亮不同的的信号灯的功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此 交通灯可以在实现东西、南北方向红黄绿灯的颜色转换，接下来就是按照4个阶段循环 发光，并且如果发生紧急事件看，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车 辆通行，特殊情况过后才能恢复正常。这在当今社会交通中具有广泛的应用价值，有 效的减少交通拥堵和交通事故。 本电路主要有四个模块构成：555脉冲发生器、5倍分频器、倒计数器、主控制电 路和手动控制电路。整个电路是有秒脉冲提供脉冲，有计数器进行计数功能向译码显 示电路显示倒计时，而且也控制三种灯泡的发光。 二、 方案论证 2.1设计思路 根据设计要求，十字路口车辆运行情况只有4种可能：1)设开始时东西方向绿灯 通行，南北红灯不通行，持续时间为 25s 。2)25s 后，东西方向绿灯变黄灯，南北方 向红灯保持不变，持续时间为 5s 。3)5s 后，东西方向黄灯变红灯禁止通行，南北方 向红灯变绿灯通行，持续时间为15s 。4)15s 后，东西方向红灯不变禁止通行，南北 方向绿灯变黄灯，5s 后又回到第一种情况，如此循环反复。因此，要求主控制电路也 有4种状态。其控制原理框图如图1所示。 图1简易交通灯电路的原理框图 2011级课程设计实验报告 交 通 灯 控 制 器 院（系）：计算机与信息工程学院 专业年级: 2011级通信工程一班 姓名: 谢仙 学号: 指导教师: 杨菊秋 2013年06月25日 目录 1 引言 (3) 2 任务与要求 (3) 3 课程设计摘要及整体方框图 (3) 4 课程设计原理 (4) 555定时器 (5) 七位二进制计数器4024 (6) 二进制可逆计数器74LS193 (8) 数码显示电路 (9) 结论 (10) 体会与收获 (10) 附录： 1、整体电路原理图 (11) 2、元件表 (12) 3、焊接与调试 (12) 1引言 交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路组成。秒脉冲发生器由NE555产生脉冲，计数器由74LS193和4024实现，译码电路采用74LS48和七段数码管来显示。 2设计任务与要求 交通灯控制信号的应用非常广泛。本电路设计一个交通灯控制器，需要达到的目的如下; 一个周期64秒，平均分配，前32秒红灯亮，后32秒绿灯亮。 在红灯亮的期间的后8秒与红灯在一起的黄灯闪烁（注意：红灯同时亮）。为了显示效果明显，设计闪烁频率为1。 在绿灯亮的期间的后8秒与绿灯在一起的黄灯闪烁（注意：绿灯同时亮），为了显示效果明显，设计闪烁频率为1。 在黄灯闪烁期间，数码管同时倒计时显示，在此期间以外，数码管不亮。 3课程设计摘要及整体方框图 为了完成交通灯控制电路的设计，方案考虑如下： 一个脉冲信号发生器，一个二进制加法计数器，一个十进制减法计数器，红灯与绿灯以及黄灯是否亮是由二进制加法计数器的输出端状态来决定的，因此，设计一个组合逻辑电路，它的输入信号就是二进制加法计数器的输出信号，它的输出就是发光二极管的控制信号，因此，需要一个组合逻辑电路，六个发光二极管（二个红色发光二极管，二个绿色发光二极管，二个黄色发光二极管）电路，一个数码管显示电路。结构图如下： 4 课程设计原理分析及相关知识概述 一、概述 交通灯在人类道路交通发展过程中扮演着非常重要的角色，而我国是一个人口超 级大国，汽车工业的发展正在快速增长的阶段，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。 智能交通灯系统正是解决这一矛盾的途径之一。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通灯控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能 源消耗，本文就是通过对交叉路口交通灯的智能控制，达到优化路口交通流的目的。 二、方案论证 设计一个简单的交通灯控制器。实际上就是四个平时状态加上一个紧急状态。我们不妨设： S1：南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，时间15s； S2：南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮，时间3s； S3：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l5s； S4：南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮，时间3s； S5（紧急状态）：如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 图1 主电路状态与指示灯状态转换 S5的紧急状态，我们可以设计一个开关来控制这个状态的开启与关闭。剩余的四个状态我们可以放在一起来综合考虑。 因为四个状态是轮换的。首先，用10进制计数器对平时状态下的四种情况进行计数，再用3线——8线译码器对这四种状态进行编码，之后控制四个方向的二极管（代替红绿灯）的亮暗。其次，1Hz脉冲信号我们可以用555时基电路构成的多谐振荡器来实现。555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。再者，用两片十进制可逆计数器来显示黄绿灯亮的秒数。 最后，就可以基本实现红绿灯的简单控制。 图2 红绿灯控制器的基本流程图 三、电路设计 1.脉冲产生电路 脉冲是由555时基电路构成的多谐振荡器产生的。选取两个固定电阻，计算出电容，使其频率为1Hz，其电路图如下: 电子技术课程设计报告题目：简易交通灯控制逻辑电路设计 学生姓名： 学生学号： 年级： 2014级 专业：自动化 班级：（1）班 指导教师： 机械与电气工程学院制 2017年5月 简易交通灯控制逻辑电路设计 机械与电气工程学院自动化专业 1设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 本系统由单片机系统、数码管显示、交通灯显示系统组成。系统除基本的交通功能外，还具有倒计时。东西、南北两个干道交于一个十字路口，各干道有一组红、绿、黄三色的指示灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换。 1.2 课程设计的要求 本次课程设计实现的交通灯是带有额外的功能，预期实现的主要功能如下。 (1)具有时间显示功能，就是数码管倒计时功能； (2)红绿灯具有两种状态，南北直行，东西直行； (3)具有模式转换功能，切换到不同状态，交通灯通行时间不一样； 程序开始运行先南北段通行、东西段禁止60s，后东西段通行、南北段禁止60s，依此循环。系统分三种工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通过三个按钮“正常”、“繁忙”、“特殊”可相互转化。 正常模式：直行时间显示数码管显示60。此时南北段直行通行（绿灯）、东西段禁止（红灯）60s，倒计时到3s时，黄灯亮，提醒人们注意了。然后是东西段通行（绿灯），南北段禁行（红灯），一直循环下去。 繁忙模式：南北段、东西段的通行时间改为30s，其它与正常模式类似。 特殊模式：特殊模式红灯全亮，倒计时20s，到最后3秒黄灯闪3次后并转入正常模式。 2 简易交通灯控制逻辑电路设计方案制定 2.1 简易交通灯控制逻辑电路设计的原理 系统上电或手动复位之后，系统先显示状态灯及LED数码管，将状态码值送显P1口，将要显示的时间值的个位和十位分别送显P0口，在此同时用软件方法计时1秒，到达1s就要将时间值减1，刷新LED数码管。 时间到达一个状态所要全部时间，则要进行下一状态判断及衔接，并装入次状态的相应状态码值以及时间值，当然，还要开启两个外部中断，其一为紧急情况处理中断，一旦信号有效，即K键为低电平时进入中断服务子程序，东西南北路口的保持现有通行状态，再按一下Ｋ键，中断结束返回。其二为通行时间调整中断，若按键有效，进入相应的中断子程序，对时间进行调整，可延长或减少某一路段的通行时间，此后再按键则中断结束返回。 2.2 简易交通灯控制逻辑电路设计的技术方案 《数字设计》课程实验报告 实验名称：交通灯控制逻辑电路的设计与仿真实现 学员：学号： 培养类型：年级： 专业：所属学院： 指导教员：职称： 实验室：实验日期： 交通灯控制逻辑电路的设计与仿真实现 实验目的： 1. 熟悉Multisim仿真软件的主要功能和使用。 2. 熟悉各种常用的MSI时序逻辑电路的功能和使用。 3. 运用逻辑设计知识，学会设计简单实用的数字系统。 二、实验任务及要求： 1.设计一个甲干道和乙干道交叉十字路口的交通灯控制逻辑电路。每个干道各一组指示灯（红、绿、黄）。要求：当甲干道绿灯亮16秒时，乙干道的红灯亮；接着甲干道的黄灯亮5秒，乙干道红灯依然亮；紧接着乙干道的绿灯亮16秒，这时甲干道红灯亮；然后乙干道黄灯亮5秒，甲干道红灯依然亮；最后又是甲干道绿灯亮，乙干道变红灯，依照以上顺序循环，甲乙干道的绿红黄交通指示灯分别亮着。 2.要求： （1）分析交通灯状态变换，画出基于格雷码顺序的交通灯控制状态图。 （2）设计时序逻辑电路部分，写出完整的设计过程，画出逻辑电路图。在Multisim 仿真平台上，搭建设计好的该单元电路，测试验证，将电路调试正确。 （3）设计组合逻辑电路部分，写出完整的设计过程，画出逻辑电路图。在Multisim 仿真平台上，搭建设计好的该单元电路，测试验证，将电路调试正确。 （4）用74LS161计数器构造16秒定时和5秒定时的定时电路，画出连线图。在Multisim仿真平台上，选用74LS161芯片连线，测试验证，将电路调试正确。（5）在Multisim仿真平台上形成整个系统完整的电路，统调测试结果。 三、设计思路与基本原理： 依据功能要求，交通灯控制系统应主要有定时电路、时序逻辑电路及信号灯转换器组合逻辑电路组成，系统的结构框图如图1所示。其中定时电路控制时序逻辑电路状态的该表时间，时序逻辑电路根据定时电路的驱动信号而改变状态，进而通过组合逻辑电路控制交通灯系统正常运行。 在各单元电路的设计顺序上，最先设计基础格雷码顺序的交通灯控制状态图，由此确定时序逻辑电路的设计，并完成该部分电路的调试。接着在设计好时序路逻辑电路的基础上，根据状态输出设计组合逻辑电路，并完成该部分的调试。最后完成定时电路的设计与调试。整合电路，形成整个系统完整的电路，统调测试结果。 FPGA实验报告 --交通灯控制器设计 院系：电子与信息工程系 专业：通信工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 一、实验任务 1、任务名称：交通灯控制器的设计 2、设计容与要求： ① 设计一个十字路口交通信号灯的定时控制电路。要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，并将运行时间用数码管/液晶显示出来。 ② 绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。要求主干道每次通行时间为99秒，支干道每次通行时间为30秒。每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。即车道要由主干道转换为支干道时，主干道在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，支干道仍为红灯，以便主干道上已过停车线的车继续通行，未过停车线的车停止通行。同理，当车道由支干道转换为主干道时，支干道绿灯闪烁显示5秒钟，主干道仍为红灯。 ③ 对红、绿灯的运行时间要能比较方便的进行重新设置。 ④ 对器件进行在系统编程和实验验证。 ⑤ 用VHDL 语言对设计进行描述，设计一个测试方案，通过ISE 对设计进行仿真验证。并能够下载到实验板上调试成功。 6 写出设计性实验报告，并打印各层次的源文件和仿真波形，然后作简要说明。 2、补充功能与要求： 1.在主干道和支干道添加左转向灯； 2.各灯亮的时间及最后闪烁时间可调节； 3.紧急路况时，主干道和支干道都为红灯。 二、实验环境 1、ISE 软件一套； 2、PC 机一台。 三、设计思路 1、根据题目要求，知道整个交通灯的运行过程是周期的，所以可以设计一个总的计数器，满周期则清零； 2、将灯闪烁时间、主干道绿灯亮的时间、主干道转向灯亮的时间、支干道绿灯亮的时 一、用中规模器件设计交通灯控制器 一、任务要求 1）通过数字电路的设计，在面包板上模拟交通红绿灯。要求分主干道和支干道，每条道上安装红（主R,支r）绿（主G，支g）黄（主Y，支y）三种颜色的灯，由四种状态自动循环构成（G、r→Y、r→R、g→R、y）; 2）在交通灯处在不同的状态时，设计一计时器以倒计时方式显示计时，并要求不同状态历时分别为：G、r:30秒；R、g:20秒；Y、r,R、y:5秒。 二、总体方案 三、单元电路设计 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。因2*2=4,所以可以两位二进制数表示所需状态（00—G、r, 01—Y、r, 10—R、g, 11—R、y）,循环状态：（00—10—11—01—00） 数字电路课程中介绍的计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模值计数，由此可以尝试设计一模值为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。在课程设计中本人利用74LS74（双上升沿D触发器）设计模4计数器作为主控部分电路。 主控电路图如下: 红绿灯显示电路接线如下: 4）计时部分电路 a)计时器状态产生模块： 设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出来。限于实验 室器材本人采用两个74LS161完成计时器状态产生模块设计。 设计思路： 要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别 产生个位和十位的数字信号。显然，计数器能够完成计时功能，我们可以用74LS161设计， 并把它的时钟cp接秒脉冲。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161 输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48，而在显示是最好以人们 习惯的数字0---9显示计时，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，本人以0000，0001，0010-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。 例如：有效状态1011—1100—1101—1110—1111 取反0100—0011—0010—0001—0000即4------3------2-------1------0实现模5的倒计时。 在将74LS161改装成其他模值时既可以采用同步清零法，也可采用异步置数法，但 0000不可能为有效状态，所以采用异步置数法完成不同模值转化的实现。 首先对控制个位输出的74LS161设计： 按要求对系统的状态不同，即红绿灯的状态不同，个位的进制也就要求不同。本人利 用系统的状态量Q 2、Q 1 控制74LS161的置数端D 3 D 2 D 1 D 。当系统处在G、r或R、g状态时， 个位的进制是十（模10），即逢十进一，当系统处在Y、r或R、y状态时，个位的进制是 五（模5），即逢五进一，模10时，有效状态为0110-----1111，置D 3D 2 D 1 D 为0110，模5交通灯实验报告
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