十字路口交通灯的设计

目录

1．设计的任务与要求 (1)

2. 方案论证与选择 (2)

3.单元电路的设计和元器件的选择 (6)

3.1 五秒倒计时减数电路的设计 (6)

3.2 二十秒倒计时减数电路的设计 (9)

3.3三十秒倒计时减数电路的设计 (10)

3.4 状态译码电路的设计 (11)

3.5交通灯状态显示电路的设计 (13)

3.6交通灯定时电路的设计 (15)

3.7 交通灯故障检测电路的设计 (21)

3.8状态控制器电路的设计 (23)

3.9人行道的指示灯电路的设计 (24)

3.10 紧急情况时，手动开关控制电路的设计 (26)

3.11干道通行时间调整电路的设计 (27)

3.12 手动清零及数字闪烁电路的设计 (28)

3.13主要元器件的选择 (30)

4.系统电路总图 (30)

5.经验体会 (30)

6.参考文献 (32)

附录A：系统电路仿真图 (33)

附录B：元器件清单 (35)

十字路口交通灯控制电路的设计

1.设计任务与要求

1.1 设计目的

随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值。本文运用数字电路理论知识自行设计一个较为完整的小型数字系统。通过系统设计、Multisim软件仿真、电路安排与调试，在此次设计中学会初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，以及提高实际应用水平。

1.2 设计内容

1.设计一个十字路口的交通灯控制电路，十字路口分为主干

道、次干道，两干道交替运行，红灯亮表示禁止通行，绿

灯亮表示可以通行。主干道放行时间为30秒，次干道为

20秒。

2. 每次绿灯变红灯，黄灯先亮5秒（另外一条道上依然是红

灯）。

3. 干道上有数字显示的时间提示，方便人们把握时间，具体

要求主、次道上通行时间和黄灯亮都是秒减计数。

4. 黄灯亮时，红灯闪烁。

6．同时设置人行横道红、绿、黄灯提示，并且绿灯闪烁。

7. 考虑到特殊车辆情况，可设置一个紧急转换开头。它可使

紧急红灯闪烁，蜂鸣器提示。

8. 可适当设置干道通行时间，两个方向能根据车流量大小自

动调节通行时间，车流量大，通行时间长，车流量小，通行时间短。

9. 时间显示，手动清零，以及用七段数码显示管的显示管数

字闪烁。

10. 设计故障检查电路。

1.3 设计要求

1.用Multisim仿真软件仿真电路，并进行调试；

2.写出设计的全过程，附上有关电路图和资料，最后有心

得体会。

3.附带元器件及参数；

2.方案论证与选择

2.1十字路口交通灯的系统设计

十字路口交通灯的系统图如图1，秒脉冲发生器产生整个定

时系统的基脉冲，由减法计数器对显示时间减数达到控制每种工

作状态的持续时间，当减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成

状态转换，与此同时，状态译码器根据系统的下一个工作状态决

定下一个减计数的初始值。减法计数器的状态有BCD译码器、

显示管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制

电路，让红灯闪烁。

图1 十字路口交通灯的系统图

2.2 十字路口交通灯的状态控制器设计

十字路口交通灯信号流程图见图2,可将其分为四种状态。0

A 表示主干道绿灯亮，次干道红灯亮。1A 表示主干道黄灯亮，次干道红闪烁。2A 表示主干道红灯亮，次干道绿灯亮。3A 表示主干道红灯闪烁，次干道黄灯亮。状态编码及状态转换图如下：

图2 交通灯信号流程图

2.3 DCD_HEX与七段数码显示管

Multisim中，两者之间都可显示，它们各有优势，显然七段数码显示显示管可在电路中实现更多的功能，比如实现数字闪烁。所以我选取了七段数码显示显示管来进行定时电路的显示：

图3 七段数码管显示图

2.4秒脉冲发生器

通常，秒脉冲发生器选择如图4，它们都能产生方波。其中555定时器很精确，但在此次方正过程中，我采用右边的脉冲发生器作为秒脉冲发生器。

图4 秒脉冲发生器

3.单元电路的设计和元器件的选择

3.1五倒计时减数电路的设计

由74LS192D、DCD_HEX、74LS32D、方波发生器等组成。

其中DCD_HEX是十六进制的显示管，74LS32D是或门，74LS192D的功能如下所述。具体电路见图5。

减数器的实现：

根据74LS192D的特点，脉冲从DOWN端接入。置入0101后实现减数功能，当减到数码管显示为零，通过或门实现置数端为低电平，将0101置入。

图5 五秒倒计时电路图仿真图

74LS192D的引脚图见图6，真值表见图7。

图6 74LS192D的引脚图

图7 74LS192D的真值表

功能叙述：74LS192D管脚图中，QA、QB、QC、QD为计数

输出端；DOWN为减脉冲输入端，UP为加脉冲输入端；CLR为清零端，当该管脚为高电平时，输出端清零，为0000；A、B、C、D 用于为计数器预置初始计数值；LOAD端为置数端，低电平有效，输出端分别为输入端A、B、C、D的电平。BO用于输出一个宽度