简易交通灯电路设计

课程设计说明书

课程设计名称：数字逻辑课程设计

课程设计题目：简易交通灯电路设计

学院名称：信息工程学院

专业：计算机科学与技术班级：

学号：姓名：

评分：教师：

20 10 年9月16 日

摘要

随着社会经济快速发展以及现代社会人口的增加，顺应各种交通工具的发展和交通指挥的需要，加强交通道路管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，此时交通灯便应运而生。它已逐渐成为改善交通状况的一种重要工具。因此设计交通灯电路对我们的生活息息相关。

本次课题设计采用NE555产生计时信号，定时给出方波脉冲信号，同时采用CD4017集成芯片实现三种信号灯的自动循环功能，以及利用或门真值表功能实现简易交通灯的设计。此简易交通灯可以而且仅可以控制一条交通道路，主要实现红，黄，绿，红，黄，绿单向交通灯循环控制，但是同样可以改动电路从而实现红，黄，绿，黄，绿双向交通灯循环控制；而在时间控制上，红，黄，绿亮灯时间上取为2:1:2。

经过一系列分析准备，本次课题设计除了在手动控制上存在一些不足外，已完成电路设计要求。

关键字：循环控制计时电路译码电路 NE555 CD4017

目录（页码要调整下）

前言 (4)

第一章设计内容与要求 (5)

第二章简易交通灯设计方案 (5)

2.1基本要求设计方案..........................................,5

2.2提高要求设计方案..........................................,6 第三章系统组成及工作原理. (6)

3.1 系统组成 (6)

3.2 工作原理 (7)

第四章简易交通灯设计方案单元模块电路设计 (8)

4.1电源电路 (8)

4.2译码电路 (9)

4.3 光源电路 (10)

4.3.1红黄绿单向循环 (10)

4.3.2红黄绿黄红双向循环 (11)

第五章实验调试和分析 (12)

结论 (13)

参考文献 (14)

附录一 (14)

附录二 (15)

附录三 (16)

前言

随着社会经济的发展，交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。放眼当今世界交通管理领域，交通灯的开发与研究发展是实际应用最广泛，发展势头最强劲，收到效益最明显的管理技术之一。当人口增加，交通压力增大，其他工具收效甚微的时候，更显示出交通灯所具有的独特优势和无比强大的生命力。本次设计便是以此为基础，利用各种门电路来实现交通灯的设计。

现如今，交通问题是影响我国经济发展的一个大问题，而交通道路问题的核心就是对十字路口交通信号的控制。因此，一些国家把交通信号控制研究的重点放在城市交通干线和城市区域的控制上，可是效果并不明显。因此，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的信号灯系统是当前的主要任务，一最大限度减少交通拥挤状况，提高交通运行效率，从而缓解道路交通压力。

本次实验便是以数字电路设计为主。数字信号在交通控制方面所占的比重越来越重。通过以下简易的交通灯电路的设计，可以清楚简洁地了解数字电路的工作原理、设计方法以及运用。此外，可以通过数字电路的设计方面的知识，在次简易交通灯电路上进行要求更高，使用更广，难度更大的技术性方面的开拓性的研究和发展。

第一章设计内容与要求

基本要求：

（1）、3个输出端分别表示红、绿、黄三灯，交通灯亮的顺序是红、黄、绿、红、黄、绿单向循环点亮。

（2）、输出用发光二极管显示。

（3）、三种灯亮的时间是红、绿灯每次亮l0s,黄灯每次亮5s；

提高要求：

（1）、有3个输出端分别表示红、绿、黄三灯，交通灯亮的顺序是红、黄、绿、黄、红依次循环点亮。（双向循环）

（2）、具有手动控制功能，能使某种颜色的灯亮时间为定值；

第二章简易交通灯设计方案

2.1基本要求设计方案

在得到题目，需要设计一个简易交通灯方案的时候，便开始着手查找书本资料，同时在网上查找必要相关的可以值得借鉴的一些有针对性的材料进行分析，从而得到一个一下设计方案：由NE555定时器定时提供脉冲方波信号，芯片CD4017，74LS32以及有红黄绿三种不同颜色的发光二极管构成简易交通灯的基本电路。

在这个方案中，由试验箱上的电源提供所需的5V电压，当接通的时候，只要按下5V开关后，5V的直流电流便通过NE555转变成有固定频率的方波。NE555上既存在固定电阻，也存在滑动电阻。在此时，可以通过滑动变阻器改变方波的频率从而改变三种灯亮的频率。在本实验中，首先需要达到达到五秒一个方波的固定频率，之后利用CD4017实现自动循环功能，这里CD4017其中的3、2、4、7、10、1、5、6、9、11接线柱分别按照该芯片功能连接74LS32或门以及三个不同颜色的发光二极管。这样就能达到红灯和绿灯分别亮十秒，黄灯亮五秒并且按照红黄绿单向的顺序自动循环的设计要求。

2.2提高要求设计方案

在提高要求的设计方案之中，需要电路能够进行双向循环自动控制，按照红黄绿黄红的顺序来进行显示。在此，只需要对电路进行少许的改变便能够达到目的。在这个电路中，需要修改CD4017的接线柱与或门以及发光二极管的连接顺序，便能够顺利进行双向循环控制。另外，在进行手动功能的扩充当中，按照既定的方案，在NE555与CD4017之间接入一与门，连接逻辑电平，在理论上应该能够得到这项功能。但是，在实际中，并没有达到很理想的效果。

第三章系统组成及工作原理

3.1 系统组成

本系统主要是有脉冲产生定时电路（电源电路），译码电路，光源电路组成。通过脉冲电路产生固定频率，得到译码之后，在发光二极管当中将各种不同的状态显示出来。脉冲产生定时电路：NE555集成电路只需要通过简单的电阻器以及电容器，便可完成固定的震荡延时作用，提供特定的方波信号，产生特定的频率。译码电路：本方案使用的为CD4017计算器，其具有10个不同的译码输出端，本计数器只能在时钟上升沿进行计数；反之，计数功能无效。通过10译码输出端连接必要的门电路以及发光二极管，控制电路发光特性。光源电路：光源电路有必要的或门以及发光二极管组成，输出的时钟脉冲不同时，不同颜色的发光二极管将显示其特有的颜色。

3.2 工作原理

当打开电源开关后，直流电源就会通过NE555转变成有固定频率的方波信号，然后每一个方波信号有固定时间间隔的传入CD4017中，控制灯亮以及更换颜色，以此同时可以利用滑动变阻器来调节NE555发出方波的频率，在此方案中需要的是五秒。而红灯需要亮十秒，所以，此时需要用到或门，电路方案中用到的或门是为了只需用三个灯，这样在视觉上就更容易观测了，根据或门的真值表显示，只需一个有信号即=1，灯就可以亮，这样就达到了灯既亮而且每个灯上都亮有固定的时间。工作原理框图如下：