交通信号灯课程设计说明书

1.引言

交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。

绿灯时准许通行信号

红灯信号是绝对禁止通行信号。红灯亮时，禁止车辆通行。右转弯车辆在不妨碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。

红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停止线以外，被禁行的行人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。

黄灯亮时，已越过停止线的车辆，可以继续通行。

黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经结束，马上就要转换为红灯，应将车停在停止线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停止线时，可以继续通行。已在人行横道内的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处。

为持续闪烁的黄灯，提示车辆、行人通行时注意瞭望，确认安全后通过。这种灯没有控制交通先行和让行的作用，有的悬于路口上空，有的在交通信号灯夜间停止使用后仅用其中的黄灯加上闪光，以提醒车辆、行人注意前方是交叉路口，要谨慎行驶，认真观望，安全通过。在闪光警告信号灯闪烁的路口，车辆、行人通行时，即要遵守确保安全的原则，同时还应遵守没有交通信号或交通标志控制路口的通行规定。

交通信号灯控制电路的设计涉及到模拟电子技术与数字电子技术。其中，绝大部分是数字部分：逻辑门电路、数字逻辑表达式、计算真值表与逻辑函数间的关系、编码器、计数器、译码器显示等基本原理。交通信号灯控制电路的设计与制作不仅加深了对数字电路的了解，而且由于交通信号灯控制电路包括组合逻辑电路和时叙电路，进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，为数字电路的制作提供思路。

3.单元模块

3.3十二进制计数器

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

U9A 74LS04D 17

U10A 74LS08D

U11C 74LS08D

1920U12A

74LS04D U13C 74LS04D 21

U1474LS164D

QA 3QB 4QC 5QD 6A

1

B

2

~CLR 9CLK

8

QE 10QF 11QG 12QH

13

232422R135k¦¸

J1

Key = A

182

3

U16B 74LS74D

1D

2

1Q

5~1Q

6~1CLR 11CLK

3

~1PR 4

2526

27

图3-3 仿真图

3.4分频器电路

上述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CP

脉冲。本次课程设计使用两个D 触发器组成4分频器电路。 ¦¸

R2

220¦¸R3220¦¸R4220¦¸

R5220¦¸R6220¦¸3ED1

LED22

LED34LED4

5

LED56

LED6

70A Q2

2N930A Q32N930A Q42N930A Q52N930A Q6

2N930A R8

5k¦¸R95k¦¸R105k¦¸R115k¦¸R125k¦¸U2B 74LS11D 9U3A 74LS08D

U4B 74LS08D U5C 74LS08D U6D 74LS08D

1011121314

U7A 74LS32D U8C

74LS32D

1516U10A 74LS08D

U11C 74LS08D

1920U12A 74LS04D U13C 74LS04D

21

U14

74LS164D

QA

3QB

4QC 5QD 6A 1B 2

~CLR 9CLK

8

QE 10QF 11QG 12QH

13

2324U15A 74LS74D

1D 2

1Q

5

~1Q

6

~1CLR

1

1CLK 3

~1PR

4U16B 74LS74D

1D

2

1Q 5

~1Q

6

~1CLR

11CLK

3

~1PR 4

2526

27

28

图3-4 仿真图

图3-5

3.5 逻辑控制电路

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。

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图所示

计数器输出南北信号东西信号Qa Qb Qc Qd Qe Qf NSG NSY NSR EWG EWY EWR

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1

1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1

1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0

0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0

0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0

0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0

0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

表3-1