数字电路课程设计总结报告

数字电路课程设计总结报告题目：交通灯控制器

班级：08通信工程1班

学号：**********

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指导老师：张**

日期：2010年12月

目录

1、设计背景

2、设计任务书

3、设计框图及总体描述

4、各单元设计电路设计方案与原理说明

5、测试过程及结果分析

6、设计、安装、调试中的体会

7、对本次课程设计的意见及建议

8、附录

9、参考文献

10、成绩评定表格

一、设计背景

随着经济的快速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，极其容易发生交通问题，为了保证交通秩序和人们的安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。

二、设计任务书

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（即

A车道）和东西方向（即B车道）两条交叉道路上的车辆

交替运行，每次通行时间都为30秒；

2、在绿灯转红灯时，先由绿灯转为黄灯，黄灯亮6秒后，再

由黄灯转为红灯，此时另一方向才由红灯转为绿灯，车辆

才开始通行。

三、设计框图及总体描述

1、分析系统的逻辑功能，画出其框图

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1交通灯控制系统原理框图

在图中，

T30: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为30秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，T30 =1，否则，T30 =0。

T6：表示黄灯亮的时间间隔为6秒。定时时间到，T6=1，否则，T6=0。

S T：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。

交通系统的车道信号灯的工作状态转换如下所述：

状态1：A车道绿灯亮，B车道红灯亮。表示A车道上的车辆允许通行,B车道禁止通行。绿灯亮满规定的时间隔T30时，

控制器发出状态信号S T，转到下一工作状态。

状态2：A车道黄灯亮，B车道红灯亮。表示A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，B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S T，转到下一工作状态。

状态3：A车道红灯亮，B车道黄灯亮。表示A A车道禁止通行，B车道上的车辆允许通行绿灯亮满规定的时间间隔T30

时，控制器发出状态转换信号S T，转到下一工作状态。

状态4：A车道红灯亮，B车道黄灯亮。表示A车道禁止通行，B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。黄灯亮满规定的时间间隔TY时，控制器发出

状态转换信号ST，系统返回到状态1，又从状态1开始

工作下去，完成状态4后便又返回到状态1，如此循环下

去。

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，并作如下规定：

表1 控制器工作状态及功能

2、逻辑总图如图2所示

图2逻辑总图

四、各单元设计电路方案与原理说明

1、秒脉冲发生器

秒脉冲发生器由EN555芯片及外围电路组成，其中R1、R2和C1的值由公式f=1∕T=1∕[R1+2R2]Cln2

决定脉冲宽度，由于理论和实际总存在些误差，所以在

秒脉冲电路中的R2采用变位器，以便能更好的调节秒

脉冲。产生秒脉冲的电路如图3所示

图3 脉冲电路图

如图3所示，R1采用62k欧的电阻、R2则采用最大阻值为10k欧的103电位器，C1为22uF的电容，C2为104pF的电容。R2和C1组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C2上得到一个三角波。此三角波送到NE555的2脚输入端。由NE555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。

2、控制器部分

控制器是交通灯管路的核心，它应该能够按照交通管路规则控制信号灯工作状态的转换。

控制器则选用74L138芯片，控制电路部分如图4所示。74LS138芯片为3-8线译码器，其管脚如图5所示，在74LS138芯片中利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32 线译码器。带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。

图4控制电路

在74LS138相应的输出端加了整流二极管D1、D2、D3、D4，起到限流保护发光二极管的作用。

图574LS138管脚图

3、定时器部分

定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供，这里采用NE555芯片作为时钟脉冲产生器）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号S T作用下，首次清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增2计数，向控制器提供定时信号T6和T30 。

计数器采用74LS160芯片，定时电路如图6所示，74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，

图6定时电路