交通灯定时控制系统的设计

AY=1：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮；
AR=1：甲车道红灯亮；BR=1：乙车道红灯亮。
由此得到交通灯的ASM图，如图2所示：
AR BY ST
AG BR 0 1
TY TL
0 1 0 0 1 1
ST TL AR BG
ST TY AY BR ST
图2交通灯控制系统的ASM图
（3）单元电路的设计 ①定时器 定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成，要求计数器在状态转换
表3
Q1Q0
AG
AY
AR
BG BY BR
00
1 0 0 001
01
0 1 0 001
11
0 0 1 100
10
0 0 1 010
3、设计内容与步骤 （1）在Multisim 工具软件中设计电路并进行仿真，仿真结果正确 则进入下一步骤； （2）安装、调试定时电路； （3）安装、调试控制器电路； （4）安装、调试译码器电路，其输出接甲、乙车道上的6只信号灯 （用发光二极管代替），验证电路的逻辑功能； （5）安装、调试秒脉冲产生电路； （6）完成交通灯控制电路的联调，并测试其功能。 4、参考元器件 集成电路：74LS74 1片， 74LS00 2片，74LS153 2片，74LS163 2片，NE555 1片 电阻：52K 1只，200 6只 电容：10F 1只 ， 0.1F 1只 其他：发光二极管 6只
交通灯定时控制系统的设计、制作
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。
1、 设计任务及要求 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。 2、设计原理 （1）分析系统的逻辑功能，画出其框图 交通灯定时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一个工作状态的定时。
TL TY
0X 1X X0 X1 0X 1X X0 X1
输 次态
00 01 01 11 11 10 10 00
出
状态转换 信号
ST
0 1 0 1 0 1 0 1
控制器的逻辑图自行设计。 ③译码器
译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q0的4种工作状态翻译成 甲、乙车道上的6个信号灯的工作状态。控制器的状态编号与信号灯控 制信号之间的关系如表3所示。译码器电路请自行设计。
信号ST作用下，先清零，然后在时钟上升沿作用下，计数器从零开始进 行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。
②控制器 控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号 灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表2所 示：
表2
输入
现态
状态转换条件
00 00 01 01 11 11 10 10
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
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；
定时器
TL TY ST 甲车道信号灯
秒脉冲 发生器 译码器 控制器 乙车道信号灯
图1 交通灯控制系统原理框图
（2）画出交通灯控制系统的ASM（算法状态机）图 一般十字路口的交通灯控制系统的工作状态及其功能如表1：
表1来自百度文库控制器状态 信号灯状态
车道运行状态
S0(00) S1(01) S3(11) S2(10)