基于数字电路的交通灯设计

电子技术课程设计报告课程名称电子技术课程设计

设计题目交通信号灯控制器

所学专业名称电子信息工程

班级电信1班

学号2013210xxx

学生姓名张XX

指导教师XXX

2015年6月1日

电子技术课程设计

任务书

设计（论文）名称：交通信号灯控制器

系(部)、专业：电气学院电子信息工程学生姓名：张XX

指导教师：XXX下达时间：2015年5月25日

一、课程设计应达到的目的：

设计

①设计一个十字路口交通灯控制电路，要求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25秒；

②要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；

③黄灯亮时要求每秒闪亮一次。

二、课程设计任务和基本要求

设计任务：

①设计一个十字路口交通灯控制电路，要求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25秒；

②要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；

③黄灯亮时要求每秒闪亮一次。

基本要求：

①用交通灯控制十字路口的车辆通行，绿灯通行，黄灯缓行，红灯停止，每次通行25秒，则要求绿灯每次亮25秒。

②绿灯亮25秒后变成黄灯，黄灯再亮5秒，当甲车道亮绿灯时，乙车道红灯亮，那么当甲车道亮黄灯时，车辆缓行，此时乙车道不能通行，故亮红灯，所以红灯亮30秒。

③黄灯闪亮，只需将黄灯的控制信号与时间的秒信号相与即可。

目录

交通信号灯控制器

摘要：

在日常生活中，交通灯作为管理交通、调协车辆的一个便捷的手段，起着很大的作用。各种交通工具、行人都要根据交通灯的变化来决定是否前行，通行的时间的规定协调了它们的步伐，极大的减少了由于交通混乱引起的各种事故的发生。因此，一个完善的交通系统中，交通灯是必不可少的设备，一个完善的交通灯程序会更有效的管理当前道路中出现的实际情况，使车辆、行人的行进变得更顺畅、更和谐。

第一章设计电路

设计任务与要求

①设计一个十字路口交通灯控制电路，要求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25秒；

②要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；

③黄灯亮时要求每秒闪亮一次。

设计分析

①用交通灯控制十字路口的车辆通行，绿灯通行，黄灯缓行，红灯停止，每次通行25秒，则要求绿灯每次亮25秒。

②绿灯亮25秒后变成黄灯，黄灯再亮5秒，当甲车道亮绿灯时，乙车道红灯亮，那么当甲车道亮黄灯时，车辆缓行，此时乙车道不能通行，故亮红灯，所以红灯亮30秒。

③黄灯闪亮，只需将黄灯的控制信号与时间的秒信号相与即可。

设计原理与框图

为了确保十字路口的车辆顺利、通畅地通过，往往都采用自动控制的红、黄、绿的交通灯来进行指挥。其中红灯亮，表示该道路禁止通行；黄灯亮表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆缓慢通行；绿灯表示该道路允许通行。

交通灯的控制系统框图如图1-1所示：

它主要由控制器、分频器、倒计时器和时标等部分组成。时标以秒脉冲发生器产生，倒计时器显示两组信号灯的控制时间，分频器将时标秒信号进行五分频，并将信号提供给控制器，控制器是系统的主要部分，由它控制倒计时器，和红绿黄灯的显示情况。

第二章总体设计方案

电路状态分析

（1）两车道的运行状态共4种，如表2-1所示

表2-1控制器工作状态及其功能

表中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR,NSY,NSG;东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR,EWY,EWG。

它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。

应满足两个方向的工作时序，即东西方向亮红灯的时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和。同理，

南北方向亮红灯的时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。本方案取时间t=5s，则南北、东西方向亮绿、黄、红灯时间分别为25s、5s、30s。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。

时间控制分析

（2）十字路口要有数字显示作为时间提示，以方便人们更直观地把握时间。

具体应为当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。例如当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为30，并使计数器开始减“1”计数。当减到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数显示应为5，当减到“0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为30。

时序工作流程图如图2-2所示：

图2-2

(3)时标直接由集成的时钟信号源提供1s的单位秒脉冲；倒计时器由4块74LS192两两组合，分别记录南北、东西方向的通行情况，数字显示由四块集成的4输入端数码管承担；时间t=5s，有74LS161的五分频信号提供；控制器由2块74LS194组成扭环行12进制计数器，提供红黄绿灯的控制信号，再由集成的虚拟交通灯模拟红黄绿的显示情况。

第三章单元电路设计

时标电路

秒脉冲由如图3-1所示的集成时钟信号源提供，本方案信号源采用5V的电压，它是整个电路的基准时间信号，它的秒脉冲直接提供给分频器74LS161，并触发其工作。（也可以采用555定时器来提供秒脉冲信号）

图3-1

分频电路

该分频电路为五分频，具体设计情况如图3-2所示：

图3-2

4位同步二进制计数器74LS161的封装及功能表见附录，将芯片的始能端ENP、ENT，清零端（低电平有效），电源端接5V（高电平），输出端QC五进制的进位端通过74LS04非门反馈给置数端LOAD（低电平有效），输入端A、B、C、D均接地（低电平），计数器从0开始计时，当计数到4时，输出端QC 为1（高电平），此时置数端LOAD有效，输入端重新置为0，如此循环，计时器反复从0-4计五个数，