交通信号灯课程设计报告

目录

1.前言 (2)

2总体方案设计 (3)

2.1方案论证与比较 (3)

2.2 方案的选择 (5)

3单元模块设计 (6)

3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (6)

3.1.1 秒脉冲发生器 (6)

3.1.2 定时器 (6)

3.1.3 控制器 (8)

3.1.4 译码电路 (9)

3.1.5显示电路 (10)

3.1.6 总原理图 (11)

3.2 特殊器件的介绍 (11)

3.2.1 74LS160 (11)

3.2.2 74LS153 (12)

3.2.3 74LS74 (13)

3.2.4 CD4511 (14)

3.2.5 NE555 (15)

4系统调试 (15)

5系统功能、原件 (18)

5.1系统能实现的功能 (18)

5.2主要元件 (18)

6结论 (19)

7总结与体会 (20)

8致谢 (21)

9参考文献 (22)

附录： (23)

**大学电子技术课程设计说明书

1.前言

在城镇街道的十字交叉路口，为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。交通信号灯控制器自动控制十字路口两组红、黄、绿交通信号灯的状态转换，指挥主、从干道上各种车辆和行人的安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。自从交通信号灯产生后其内部控制电路几经完善使其更加合理与人性化，科技含量不断提高，各种新型算法的诞生使得控制理论向着智能化方向迈进，前人的基础上给信号控制器的进一步发展提供了宽阔的平台与一定的技术基础。

该设计是利用数字电路实现对交通灯的控制，可以提高其时间上的准确度及抗干扰能力，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。因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。本实验设计目的是培养数字电路的能力，掌握交通信号灯控制电路的设计方法。设计要求：1.两干道路灯亮的时间同为25秒；2.每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡；

3.分别用红、黄、绿发光二极管表示信号灯；

4.设计计时显示电路。实验设计由秒脉冲发生器、定时器、控制器、译码显示电路组成。其中秒脉冲发生器由NE555产生脉冲，定时器由74LS160实现，控制器由74LS153和74LS74组成，译码电路采用CD4511和七段数码管来显示。控制器通过ST信号对定时器进行控制，从而显示红黄绿灯的转换。

设计过程中参考了一些相关文献，包括电子技术基础，电子技术课程设计实用教程，及西华大学图书馆内相关藏书。本实验用portues7.8软件仿真实现。

由于所学知识有限，设计中难免出现错误，请老师批评指正。

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**大学电子技术课程设计说明书

2总体方案设计

2.1方案论证与比较

方案一用数电电子技术来实现交通灯控制

交通灯控制系统的原理框图如图2.1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2.1 系统的原理框图

交通灯控制器的ASM 如图1-3所示

（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。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）乙车道黄灯亮，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TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

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**大学电子技术课程设计说明书（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1、2所示，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，并作如下表2.1规定：

控制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

S3（11）甲红、乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行

S2（10）甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行

AG=1 甲车道绿灯亮甲车道通行

BG=1 乙车道绿灯亮乙车道通行

AY=1 甲车道黄灯亮甲车道缓行

BY=1 乙车道黄灯亮乙车道缓行

AR=1 甲车道红灯亮甲车道禁止通行

BY=1 乙车道红灯亮乙车道禁止通行

由此得到交通灯的ASM图，如图1-3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，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。

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