交通信号灯控制电路的设计与仿真
交通灯控制电路的设计（实验报告）
交通信号灯控制电路的设计一、设计任务与要求1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯，设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行，且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯，并且由绿灯变为红灯时，黄灯先亮5s，黄灯亮时每秒钟闪亮一次。
2、要求画出电路的组成框图，用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真，并打印出仿真波形图。
对设计的电路进行组装与调试，最后给出完整的电路图，并写出设计性实验报告。
二、设计原理和系统框图（一）设计原理1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通信号灯控制系统的原理框图如图2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。
秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和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 交通灯控制电路设计框图图中：Tl：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s，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5s。
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。
它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时，另一方面控制着交通信号灯状态转换。
2、画出交通信号灯控制器ASM图（1）甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔TL时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。
（2）乙车道黄灯亮乙车道红灯亮。
表示甲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乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔TY时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时 控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
基于EDA的交通信号灯电路的设计与仿真
基于EDA的交通信号灯电路的设计与仿真传统的交通信号灯控制电路的设计是基于中、小规模集成电路，电路元件多、焊接复杂、故障率高、可靠性低，而且控制系统的功能扩展及调试都需要硬件电路的支持，为日常维护和管理增加了难度。
目前很多城市的交通信号灯还是应用传统的电路设计，一旦交通信号灯出现故障，不能及时维修和处理，势必会造成道路的交通混乱。
通过技术的改进，采用基于EDA技术的交通信号灯控制电路弥补了传统设计中的缺点，通过VHDL语言编写系统控制程序，利用软件控制整个系统的硬件电路，还可以利用EDA集成开发环境对交通信号灯的设计进行仿真，验证设计结果是否实现。
改进后的交通信号灯电路组成元器件少，可靠性高，操作简单，实现可扩展功能。
1 交通信号灯控制电路1.1 交通信号灯工作原理基于FPGA的交通信号灯控制电路主要用于甲乙两条车道汇合点形成的十字交叉路口，甲乙两车道各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序的通行。
两组红绿灯分别对两个方向上的交通运行状态进行管理，红灯亮表示该道路禁止通行，黄灯表示停车，绿灯表示可以通行;倒计时显示器是用来显示允许通行或禁止通行的时间，以倒计时方式显示交通灯闪亮持续时间。
为每个灯的闪亮状态设置一个初始值，指示灯状态改变后，开始按照初始值倒计时，倒计时归零后，灯的状态将会改变至下一个状态。
交通灯两车道的指示灯闪亮状态是相关的，每个方向的灯闪亮状态影响着另一个方向的指示灯闪亮状态，这样才能够协调两个方向的车流。
甲乙两车道交通灯工作状态如表1所示，其中“1”代表点亮，“0”代表熄灭。
当甲车道绿灯亮时，乙车道对应红灯亮，由绿灯转换红灯的过渡阶段黄灯亮。
同理，乙车道绿灯亮时，甲车道的交通灯也遵循此规则。
当出现特殊情况时，各方向均亮红灯，倒计时停止，特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续运行。
1.2 交通信号灯电路结构根据交叉路口交通灯工作原理，图1为交通信号灯控制电路的原理图。
交通信号灯控制电路的设计与仿真[详细]
![交通信号灯控制电路的设计与仿真[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/e02f3b35e53a580216fcfee2.png)
唐山学院《电子技术》课程设计题目交通信号灯控制电路的设计与仿真系 (部) 信息工程系班级 10电气自动化1班姓名崔涛学号 3100217138 指导教师王蕾成凤敏2012年1月2日至 1月6 日共1周2012年1月6日目录1 引言 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计背景 (1)2 设计原理 (3)3 总体设计 (4)3.1单元电路设计 (4)3.2时序仿真结果 (12)4 设计总结 (15)参考文献 (16)附录1器件明细表 (17)附录2 仿真电路图 (18)1 引言1.1设计目的通过一个学期的电子技术的学习,对一些电气原件有了初步的认识 ,这次的课程设计主要综合了解与运用所学的知识,通过这次课程设计来检查这一学期的学习状况.通过制作来了解交通灯控制系统,了解译码器、计数器、寄存器芯片的作用.交通灯控制系统主要是实现城市交叉路口红绿灯的控制.在现代化的大城市中,十字交叉路口越来越多,在每一个交叉路口都需要有一个准确的时间间隔和转换顺序,这就需要一个安全、自动的系统对红、黄、绿的转化进行管理.本次的设计就是基于此目的进行的.设计交通信号控制灯要求某方向绿灯点亮20秒,然后黄灯点亮4秒,最后红灯点亮24秒.在该方向为绿灯和黄灯点亮期间,另一方向红灯点亮. 如果以4秒作为时间计量单位,则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5:1:6.从点亮要求可以看出,有些输出是并行的:如南北方向绿灯亮时,东西方向红灯亮;南北方向黄灯亮时,东西方向红灯亮;南北方向红灯亮时,东西方向绿灯亮;南北方向红灯亮时,东西方向黄灯亮.信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟.夜间工作方式南北东西各方向黄灯亮,且每秒闪动一次.其它灯不亮.要求设置一个手动开关,用它控制白天和夜间工作方式.1.2设计背景随着世界范围内城市化和机动化进程的加快,城市交通越来越成为一个全球化的问题.城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求,道路堵塞日趋加重,交通事故频繁,环境污染加剧等问题普遍存在.目前,全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象,交通事故频发,这给人民的生命财产安全带来了极大的损失.如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声.探究城市交通发展中存在问题的原因,无论是从宏观上还是从微观上分析,其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应.城市交通控制系统(UTC ,Urban Traffic Control Syste米)是现代城市智能交通系统(IDJ ,Intelligent transport syste米)的组成之一,主要用于城市道路交通的控制与管理.城市平交路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基本标志之一,是提高交通管理效能的重要技术手段.路口信号控制器是控制交叉路口交通信号的设备,它是交通信号控制的重要组成部分.各种交通控制方案,最终都要由路口信号控制器来实现.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥.伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断增加.米ultisi米10是一款知名的EDA仿真软件,由加拿大IIT、公司于2007年推出最新版本.在Windows环境下,米ultisi米10软件有一个完整的集成化设计环境,它将原理图的创建、电路的测试分析、结的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中.在搭建实际电路之前,采用米ultisi米10仿真软件进行虚拟测试,可使实验方法和实验手段现代化,扩展实验容量,使实验内容更完备,提高了实验效率,节省大量的实验资源.米ultisi米10软件进行设计仿真分析的基本步骤为:设计创建仿真电路原理图→电路图选项的设置→使用仿真仪器→设定仿真分析方法→启动米ultisi米10仿真.因此本次课设能深入了解交通信号灯的应用原理,更好的掌握所学知识,将理论联系实际,而且在实际操作中培养自己的实际动手能力,将理论应用与实际生活中.2 设计原理设计交通信号控制灯要求白天的工作方式如图2-1:图2-1 信号指示灯白天点亮流程图夜晚的工作方式是:南北东西各方向黄灯亮,且每秒闪动一次,其他灯不亮,因此总的设计框图如图2-2:图2-2 整体电路设计框图根据交通灯的性能要求以及整体电路图,设计本次课程设计的交通灯电路.3 总体设计3.1 单元电路设计3.1.1 秒脉冲产生电路由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒倒计时,所以需要设计秒脉冲产生电路.秒脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路,它可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电路,也可以是用定时器555和电阻、电容组成的多谐振荡器.为了电路简单和调节振荡周期方便,选择用555定时器组成多谐振荡器.555定时器原理及内部结构如图3-1(a )和(b )所示.振荡周期与频率的计算公式为:T=(R 1+2R 2)Cln2=0.7(R 1+2R 2)C,电源电压为Vcc=5V,其中电路图中C 2的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响,一般选用0.01μF 的瓷片电容.再次课程设计中要求输出T=1S,选取电容为C=1μF ,R 1=360kΩ,根据振荡周期计算,选择电阻R 2=560k Ω.当元件选取完成后,根据电路原理图连接电路(如图3-2所示)既可.在米ultisi 米中进行仿如图3-3:(a)(b)图3-1 555定时器原理及内部结构图3-3 555多谐振荡器仿真图经计算可得:T=1.036S,这与要求相符.3.1.2 十二进制计数器由信号灯白天点亮流程图可以得知,任何方向的信号灯的一个工作循环为十二进制(绿、黄、红时间比例为5:1:6),因此需要设计十二进制计数器,循环工作控制白U2LM555CMGND 1DIS 7 OUT 3RST 4 VCC8 THR 6 CON5 TRI 2 R1 360¦¸ R2 560¦¸ C2 1uFC3 10nFXSC1ABExt Trig++__+_1图3-2 仿真信号电路原理图天信号灯的点亮.因此,用移位寄存器组成十二进制计数器,拟选用8位串入并出移位寄存器74LS164.用74LS164组成的12进制扭环型计数器电路 ,其电路图如图3-4所示.3.1.3 分频器电路的设计上述十二进制计数器的时间单位为4秒,即它的CP 脉冲为4秒.为了使整体电路工作步调一致,4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得,这就需要设计一个4分频器电路.秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲,将其作为十二进制计数器的CP 脉冲.本次课程设计使用两个D 触发器组成4分频器电路.74LS74是内有两个D 触发器的TTL 集成电路,将每一触发器接成触发器,两级串联就实现4分频,即输入1S 脉冲,输出4S 脉冲.在米ultisi 米中四分频的电路原理图3-5所示,4分频电路输出波形如图3-6所示:CCV R图3-5 四分频的电路原理图图3-4 74LS164电路图图3-6 4分频器电路的输出波形从图中可以看出由555定时器组成的多谐振荡器将1S脉冲输送给2分频D触发器,两级串联就实现4分频,即输入1S脉冲,输出4S脉冲.由示波器得T=4.095S,这与要求相符.3.1.4 直流稳压电源信号灯采用三极管9031驱动,其额定电流与额定电压应满足三级管的驱动能力,直流稳压电源的任务是为整体电路提供直流电源.故稳压电源电路的输出电压值和输出电流值应满足整体电路的需要.电源电压采用直流5V,通过变压器将室电降压到交流9V,在通过整流桥整流滤波和稳压块7805得到直流5V电压.直流稳压电源的设计电路如图3-7所示.在米ultisi 米中进行仿真如图3-8:如图3-8所示通过变压器将市电降压到交流9.135V ,在通过整流桥整流滤波和稳压块7805得到直流4.979V 电压,在允许范围与要求相符.3.1.5 信号灯驱动电路的设计本次课程设计选择使用基本共射放大电路对发光二极管进行驱动,使其点亮.其T1D13N25012 43 C3 1mFU18 LM7805CT LINE VREG COMMON VOLTAGE V1 220 Vrms 50 Hz 0°XMM1XMM2图3-7 直流稳压电源原理图LR 1mF图3-8 直流稳压电源的仿真图。
交通灯信号控制器仿真设计
交通灯信号控制器仿真设计08机电2班 张丽云 08111160411.前言城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。
交通信号灯的出现，使交通得以有效地管制，对于疏导交通、减少交通事故有明显的效果。
现有2条主干道汇合点形成十字交叉口，为确保车辆安全、迅速的通行，在交叉路口的每条道上设置一组交通灯，交通灯由红、黄、绿3色组成。
红灯亮表示此通道禁止车辆通过路口；黄灯亮表示此通道未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该通道车辆可以通行。
要求设计一交通灯控制电路以控制十字路口两组交通灯的状态转换，指挥车由表1可以得出信号灯状态的逻辑表达式：A G =n Q 1n Q 0 A Y =n Q 1n Q 0 A R =nQ 1B G =n Q 1n Q 0 B Y =nQ 1n Q 0 B R =n Q 1由特性方程：10+n Q = n Q 1n Q 0+n Q 1n Q 011+n Q = n Q 1n Q 0+n Q 1n Q 0 1+n Q = J n Q +K n Q可得 0J =n Q 1，0K =n Q 1；1J =n Q 0，1K =nQ 0要实现45s 的倒计时，需选用两个74190芯片级联成一个从99到00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK 接秒脉冲发生器，再把个位数74190芯片输出端A Q 、D Q 用一个与门连起来，再接在十位数74190芯片的CLK 端。
当个位数减到0时，再减1就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的A Q 、D Q 同时由0变为1，把A Q 、D Q 与起来接在十位数74190芯片的CLK 端，此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。
预置数功能功能：用8个开关分别接十位数74190芯片的D 、C 、B 、A 端和个位数74190芯片的D 、C 、B 、A 端。
预置数的范围为1~99。
交通信号灯控制电路的设计与仿真
交通信号灯控制电路的设计与仿真交通信号灯是城市道路上的重要交通设施。
它不仅能够引导车辆行驶方向、保障行人安全出行，还能有效地控制交通流量，缓解车辆拥堵问题。
然而，要使交通信号灯发挥作用，就需要一个可靠的信号控制电路。
本文将介绍交通信号灯控制电路的设计与仿真。
1. 控制电路设计交通信号灯控制电路是一种可编程逻辑电路（FPGA）。
它可以根据不同的交通需要配置不同的控制方案。
基本的控制方案有三种：顺序控制、时间计划控制和循环控制。
1.1 顺序控制顺序控制是最简单的交通信号灯控制方案，它依次控制交通灯的颜色。
设计电路需要先设置一个时钟，并定义各信号灯的状态，例如，当橙色灯亮的时候，等待5秒钟后，绿色灯亮；当绿色灯亮时，等待10秒钟后，红色灯亮。
这样的交通信号灯控制方案简单、稳定，但是不适用于复杂的交通环境。
1.2 时间计划控制时间计划控制是根据交通流量和道路容量的不同，对交通信号灯的时间进行调整的控制方案。
具体做法是，通过交通流量传感器测量每个方向的车辆流量并累积，运用时序控制器进行计算，并对红绿灯时间进行动态调整。
这样可以保证交通信号灯实时地适应不同的流量情况，但是需要大量的传感器和计算器。
1.3 循环控制循环控制是一种随机的交通信号灯控制方案，通过交通数据和计算机模型确定路口交通灯每轮的时间长度，并以不同的顺序轮换信号灯，这样按照循环周期可能使交通流量更加均衡，并且可以排除一些失误。
但是需要进行大量的计算，并且不适用于复杂的交通环境。
2. 仿真设计完成后，需要对交通信号灯控制电路进行仿真，以检验控制电路的稳定性和有效性。
仿真软件通常有多种，本文介绍两种常用的仿真软件。
2.1 QucsQucs是一个免费的仿真软件，具有模拟、线性和非线性仿真电路的能力，可以模拟电路和系统的频段、噪声和传输等特性。
在Qucs中，可以很容易地设计复杂的控制电路，通过仿真分析不同方案的控制效果。
2.2 SPICESPICE是一种常用的模拟软件，主要用于电路和系统仿真。
课程设计(论文)-交通信号灯控制器的设计与仿真
交通信号灯控制器的设计与仿真摘要：1、当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。
因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给技术革新。
随着萨规模的集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现在科技发展的主流方向。
2、交通信号灯是日常生活中遇到的一个普通实例，它的控制也颇具典型和实用价值。
由于交通路口的形状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，控制的复杂程度也就不一样，这里设计的是由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全和迅速的通行，在交叉道口的每个入口处设置了红、黄、绿三色LED信号灯，依据红灯停绿灯行黄灯亮了等一等的规律工作。
同时在每个入口设置了与红灯同时工作的蜂鸣器，以方便盲人通过。
本设计是采用计数器74160N和与门、或门、非门等简单元器件完成的，通过multisim软件仿真验证了电路的功能，运用protel软件对电路进行了封装，布线和制成3D电路板。
关键词：交通灯; 干道; 蜂鸣器; 计数器; LED1、设计任务与要求1.设计任务为实现交通控制的自动化，交通信号灯控制器可以通过多种电路实现，但用中小规模数字集成电路实现更为方便，下面是十字路口交通信号灯控制器的设计与仿真的实例。
由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉道口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。
2.技术指标a.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用传感器或用逻辑开关代替传感器作检测车辆是否到来的信号，设计制作一个交通灯控制器。
b.由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道处于常允许通行的状态，而支干道有车来才允许通行。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。
交通信号灯设计与仿真
//延时
void DelayMS(uint x)
{
uchar i;
while(x--)
{
for(i=0;i<120;i++);
}
}
//主程序
void main()
{
//定时器0中断初始化代码
TMOD=0x00; //定时器0工作方式0
TH0=(8192-5000)/32; //5ms定时
1.新建project
图3
2.保存工程：新建立一个文件夹，输入工程名称。例如LED_DEMO
图4
3.选择CPU：ATMEL->AT89C52
4.建立main.c
图5
5.选中Source Group 1，鼠标右击，选择Add File to Group “Source Group1”
6.选择main.c工程文件列表框出现main.c，则表示成功，便可在程序框里填写程序。
问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的
提升。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计中的问
题，而程序设计是一个很灵活的东西。因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。
八、
[1]余发山,王福忠.单片机原理及应用技术.徐州：中国矿业大学出版社，2008
TL0=(8192-5000)%32;
IE=0x82; //允许T0中断
TR0=1;
//开始循环
while(1)
{
if(number<=25&&number>0)//状态一
{
//南北绿灯，东西红灯东西红黄绿南北红黄绿
基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现
基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现智能交通灯是一种通过传感器和智能控制系统实现交通信号灯的智能化管理，能够根据交通流量和道路状况进行智能调控，以提高交通效率和减少交通堵塞。
本文将基于Proteus软件进行智能交通灯的设计和仿真实现。
首先，我们需要明确智能交通灯的基本功能和设计要求。
智能交通灯主要需要实现以下功能：1.根据交通流量进行智能控制。
通过传感器检测道路上的交通流量，智能交通灯可以根据实时的交通情况智能地调整信号灯的时间，以提高交通效率。
2.考虑不同道路的优先级。
在交叉路口附近，智能交通灯需要根据不同道路的优先级来调整信号灯的时间，以确保交通的顺畅和安全。
3.考虑行人的过马路需求。
智能交通灯需要合理地安排行人的过马路时间，以保证行人的安全和顺畅。
接下来，我们将使用Proteus软件进行智能交通灯的设计和仿真实现。
Proteus是一款电子电路设计和仿真软件，可以用来模拟和验证电子电路的性能和功能。
首先，我们需要设计智能交通灯的硬件电路。
在Proteus中，我们可以使用元器件库中的LED灯和开关等元件来构建交通灯的电路。
同时，我们还需要添加传感器来检测交通流量和行人的需求。
在设计电路的过程中，我们需要考虑不同道路的优先级和行人的过马路需求。
根据道路的优先级，我们可以设置不同道路对应的信号灯的亮灭时间。
同时，我们还可以设置传感器来检测行人的需求，以在需要的时候提供行人过马路的时间。
完成电路设计后，我们可以使用Proteus中的仿真功能来验证电路的性能和功能。
在仿真过程中，可以模拟不同道路的交通流量和行人的过马路需求，以观察交通灯是否能够根据实时情况进行智能调控。
在仿真过程中，我们可以观察交通灯的状态变化和信号灯的亮灭时间，以评估交通灯的性能和效果。
如果发现问题，我们可以对电路进行调整和优化，以提升交通灯的智能化管理能力。
总结起来，基于Proteus的智能交通灯设计和仿真实现是一种高效且可靠的方法。
交通灯信号控制器仿真设计
交通灯信号控制器仿真设计交通灯信号控制器是城市道路交通管理系统中的重要组成部分，通过控制交通信号灯的变换来指挥车辆和行人的通行，以确保交通有序、安全、高效。
为了提高交通信号控制器的性能和稳定性，通常会进行仿真设计来对其进行优化和测试。
本文将介绍交通灯信号控制器的仿真设计过程，并详细讨论其原理和实现方法。
一、交通灯信号控制器的原理在城市道路交通中，交通灯信号控制器需要根据路口的车流量和行人需求来确定每个方向的绿灯时间，以实现交通的高效通行。
同时，还需要考虑到不同时间段交通流量的变化，灵活地调整交通信号的变换时间，以达到最佳的交通控制效果。
二、交通灯信号控制器的仿真设计方法1.确定仿真目标：首先需要明确交通灯信号控制器的仿真目标，包括优化绿灯时间、减少等待时间、提高交通效率等指标。
根据这些目标，确定仿真模型的概要设计和实现方法。
2.建立仿真模型：根据交通灯信号控制器的原理和实际运行情况，建立相应的仿真模型。
这包括车辆和行人的动态模型、交通信号灯的工作模式、路口的拓扑结构等方面。
3.设定仿真参数：确定仿真所需的参数，包括车辆流量、行人需求、信号灯变换时间、路口长度等。
根据实际情况，设定合理的参数范围，以确保仿真结果的准确性。
4.编写仿真程序：利用仿真软件或编程语言，编写交通灯信号控制器的仿真程序。
根据建立的模型和设定的参数，模拟不同情况下的交通流量和信号控制效果，评估控制器的性能和稳定性。
5.优化设计方案：根据仿真结果，对交通灯信号控制器的设计方案进行优化和改进。
可以调整绿灯时间、增加延时器、改变信号灯的配时等方法，以提高交通控制效果。
6.验证仿真结果：对优化后的设计方案进行验证，检验其效果和可靠性。
通过对比仿真结果和实际数据，评估交通灯信号控制器的性能和稳定性。
三、交通灯信号控制器的仿真设计案例以市中心的交通路口为例，设计一个交通灯信号控制器的仿真方案。
该路口存在车辆和行人的交通需求，需要根据不同时段的交通流量来控制信号灯的变换，以确保交通有序通行。
交通信号灯控制电路的设计与仿真.
1.引言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。
交通信号灯的设计涉及到模拟电子技术与数字电子技术。
其中，绝大部分是数字部分：逻辑门电路、数字逻辑表达式、计算真值表与逻辑函数间的关系、分频器，计数器等基本原理。
交通信号灯的设计包含了计数器，十二进制数的概念。
交通信号灯的设计与制作不仅加深了对数字电路的了解，而且由于交通信号灯包括组合逻辑电路和时叙电路，进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，为数字电路的制作提供思路。
本系统采用小规模集成电路构成交通信号灯控制电路的硬件电路，由555定时器产生秒脉冲，经过双D触发器构成的T’触发器进行分频产生四秒脉冲信号，将其作为十二进制计数器的CP脉冲。
而十二进制计数器作为组合逻辑电路的输入，组合逻辑电路的输出去驱动东西和南北两个方向的信号灯的点亮。
最后用电路仿真软件Multisim绘制出交通信号灯控制电路的完整电路图，并对其各部分进行仿真、调试。
2.交通信号灯概述交通信号灯的逻辑框图如图2-1所示。
它由555集成芯片构成的振荡电路产生秒脉冲、分频器、十二进制计数器、组合逻辑电路、LED灯和直流电源组成。
555集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过分频器作为四秒脉冲，四秒脉冲送入计数器，计数结果通过逻辑电路的与或非的变换从而使南北向和东西向的红黄绿灯按着要求变化。
图2-1 交通信号灯的逻辑框图3.基本设计内容及要求3.1信号灯白天工作要求某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。
在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。
交通信号灯电路设计方案与仿真
2.会用Multisim设计交通信号灯各子电路
二、实验原理
①状态控制器：记录交通灯的工作状态。
②状态译码器：按照状态控制器所处状态，驱动点亮相应的信号灯。
③秒脉冲发生器：产生定时系统的时基脉冲，确保整个电路同步工作和定时控制。
④减法计数器：控制每一种工作状态的持续时间
二、实验内容
1.篮球比赛24秒定时器仿真
说明J1、J2、J3闭合和断开时数码管显示情况及开关功能
2.交通信号灯定时电路仿真
记录Q1、G|、g中一个接低电平时，数码管的显示并说明功能
3.交通信号灯信号显示电路（选作）
4.交通信号灯状态控制器（选作）
基于multisim的交通信号灯的设计与仿真
湖北民族学院信息工程学院课程设计报告书题目: 基于multisim的交通信号灯的设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：电气工程及其自动化班级：0312406学号：031240610学生姓名：崔亮指导教师：杨庆2015年1月8日2015 年 1 月8 日摘要由于电子技术的飞速发展，集成电路和电子系统的复杂程度大概是6年提高10倍，因此电子系统的复杂程度也在相应提高。
简单的手工设计方法已无法满足现代电子系统设计的要求。
因此许多软件公司纷纷研制采用自上而下设计方法的计算机辅助设计系统。
在20世纪70年代中叶有了基于手工布局布线的第一代ECAD工具（计算机辅助设计），1981—1982年出现了基于原理设计仿真的第二代EDA系统（电子自动化）。
EDA是在计算机辅助设计（CAD）技术的基础发展起来的计算机设计软件系统。
与早期的CAD软件比较，EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。
电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。
到1987—1988年又推出了基于RTL（寄存器传输语言）的设计、仿真、逻辑综合的第三代EDA技术。
时至今日，又是十多年过去了，电子系统的复杂程度又提高了10多倍。
从事电子产品设计、开发等工作的人员，经常要求对所有设计的电路进行实物模拟和调试。
其目的的一方面是为了验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标，另一方面通过改变电路中元器件的参数，使整个电路性能达到最佳值。
加拿大Interactive Image Tecnologie 公司推出的EWB （Electrical Workbench）软件可以将不同类型的电路组成混合电路进行仿真，界面直观，操作方便等特点，创建电路、选用原件和测试仪器均可以图形方式直观完成。
该软件有较为详细的电路分析手段，如电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析，以及离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏分析和电路容差分析等共计十四种电路分析方法。
交通信号灯仿真设计
城市十字交叉路口为确保车辆﹑行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量﹑提高道路通行能力﹑减少交通事故有明显效果。
因此，如何采用合适的方法，使交通信号灯的控制与交通疏导有机结合，最大限度缓解主干道与匝道﹑城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。
一下就一个简单的交通灯控制系统的电路原理﹑设计和仿真测试等问题来进行具体分析讨论。
1．功能要求（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向车到两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为45s。
时间可设置修改。
（2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5s，才能变换运行车道。
（3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
（4）东西方向﹑南北方向车道除了有红﹑黄﹑绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）。
（5）假定+5V电源给定。
2．总体方案设计依据功能要求，交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器﹑倒计时计数电路和信号灯转换器组成，原理框图如图5.4.1所示。
秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源。
倒计时计数器输出两组驱动信号和，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经信号灯转换器控制信号灯工作。
倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。
秒脉冲发生器倒计时计时器信号灯转换器东西方向G Y R南北方向G Y R5TT图5.4.1 交通灯控制系统原理图3．单元电路设计（1）信号灯转换器信号灯状态与车道运行状态如下：：东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；：东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行；：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行。
数电课程设计交通信号灯控制系统的设计-仿真与制作
课程设计题目交通信号灯控制系统的设计仿真与制作学院信息工程学院专业电子信息工程班级电信1301 姓名周鸣一指导教师孟哲2015年7月11日课程设计任务书学生姓名：周鸣一专业班级：电信1301指导教师：孟哲工作单位：信息工程学院题目: 交通信号灯控制系统的设计仿真与制作初始条件：集成译码器、计数器、555 定时器、数码管、红黄绿LED 和必要的门电路、其他必须的器件等。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1 周内完成对数字频率计的设计、仿真、装配与调试。
2、技术要求：①设计一个具备东西、南北 4 个路口基本交通灯控制系统电路。
②利用555 定时器构成秒脉冲产生电路。
③扩充功能用数码管显示灯控倒计时时间。
④确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5 篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：1）第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。
2）第3-4天，方案选择和电路设计仿真。
3）第4-5天，电路调试和设计说明书撰写。
4）第6 天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (4)1设计任务 (6)1.1基本部分 (6)2设计方案 (7)2.1方案一： (7)2.2方案二： (7)2.3最终确定的方案 (8)3.具体电路的设计 (9)3.1系统概述 (9)3.2单元电路的设计 (10)3.2.1振荡电路 (10)3.3控制电路的设计 (12)3.4 74LS192构成的计数器 (13)3.4.1 74LS192的介绍 (14)3.4.2 74LS153的介绍 (15)3.5译码显示电路 (17)3.6倒计时显示电路 (18)4电路的测试与仿真 (19)5设计电路图 (20)6总设计思路 (20)7个人体会 (21)8元件清单 (22)9实物图及其调试分析 (23)10参考文献 (25)摘要交通灯控制系统在城市交通控制中发挥着重要的作用，本次课程设计就是以城市交通灯控制系统为背景的，主要通过运用学过的数字电路设计的知识完成基础的交通灯基本功能，包括时间的定时和交通灯各种状态之间的转换，并且要实现通行和禁行的时间的设置，本次设计采用数字电路仿真软件Proteus对所设计的电路进行仿真和测试，并通过观察仿真结果看设计是否符合要求。
交通信号控制和仿真系统设计原理过程
交通信号控制和仿真系统设计原理过程
交通信号控制和仿真系统的设计原理过程一般分为以下几个步骤：
1. 需求分析：确定系统的需求和功能，包括道路数量、车流量、行车速度、信号灯控制方式等等。
2. 设计方案：根据需求分析的结果，确定控制方式、交通信号灯类型、控制算法等，确定系统的整体架构，并进行模块设计。
3. 开发实现：根据设计方案进行软硬件设备的选型、优化和配置，并开始对系统进行实现和测试，这个阶段需要进行系统级别的测试。
4. 集成测试：将实现的模块整合到系统中，并进行整体测试，查看系统的稳定性和可靠性。
5. 系统验证：完成测试后，对系统进行验证，观察系统能否正常运行，处理特殊事件和异常情况等。
6. 系统调试：进行系统优化和调试，确保系统性能稳定, 无误差及异常情况，以保证交通系统的有效运行。
7. 系统应用：完成交通信号控制和仿真系统的设计、开发及测试后，将系统应用到实际生活中，确保其稳定和效果，以保证我们的出行更加安全顺畅。
总之，交通信号控制和仿真系统的设计需要经过多个阶段的过程。
从需求分析到系统应用，需要严谨的工作流程以及专业的技术人员，确保系统的稳定性、可靠性和安全性。
交通信号灯控制电路的设计与仿真
交通信号灯控制电路的设计与仿真交通信号灯是城市道路交通中重要的控制设备之一，既能够保障道路交通的顺畅、安全，也能够有效地减少交通事故的发生。
而交通信号灯的控制电路的设计和仿真是交通信号灯制造商和道路交通管理部门必备的技术性内容，在日常的城市交通管理中具有不可替代的作用。
本文将着重介绍交通信号灯控制电路的设计和仿真方法，以及电路中各个元器件的选型和使用注意事项。
首先，交通信号灯的控制电路的设计需要明确基本的控制原理。
一般而言，交通信号灯采用的是红色、黄色、绿色三种颜色的LED灯组成，其控制原理可以简化为以下几点：1. 每种颜色LED灯都需要一个独立的控制器，控制器间通过总线通信协同工作；2. 控制器采用状态机的逻辑设计，根据不同的交通信号控制模式，切换不同的状态；3. 控制电路需要支持手动控制和自动控制，手动控制由按钮触发，自动控制则根据交通信号灯的规则切换控制模式。
接下来，我们将根据以上控制原理，构建交通信号灯的控制电路。
第一步，选用LED灯。
因为交通信号灯要在室外长时间使用，所以我们需要选用耐用、高亮度的LED灯。
常用的LED灯通常有两种颜色，一种是红色，另一种是黄色、绿色互换的双色。
对于前者，我们需要选用红色光波长为630~635nm的LED 灯，而对于后者，则需要选用黄色光波长为590~595nm，绿色光波长为520~525nm的LED灯。
第二步，选用控制器。
控制器主要负责控制LED灯的亮灭、闪烁等操作。
同时，控制器还需要支持状态机的逻辑设计，以切换不同的交通信号控制模式。
常用的控制器有51单片机、PIC单片机、ARM芯片等，其中51单片机的最大优势是其学习资料和技术资源非常丰富，可以实现丰富的控制功能。
第三步，选用按钮。
按钮一般用于手动控制，可参考电梯的钮扣设计。
对于按钮，我们需要选用大面积的按钮，以便行人和司机能够一目了然。
第四步，电路的仿真。
此时，我们可以使用Protues或Multisim等仿真软件，检验控制电路设计的正确性。
交通信号灯控制电路仿真设计
铜陵职业技术学院题目：十字路口智能控制系统******班级：06级机电一体化（1）班指导老师：***2009年3月6日目录前言。
第一章车辆的存在与通过的检测。
第二章用PLC实现智能交通灯控制。
第三章结束语。
参考文献。
致谢。
作者简介。
前言据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。
智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。
出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。
具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。
比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。
第一章车辆的存在与通过的检测(1) 感应线圈(电感式传感器)电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线(特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋)。
当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成如图1(a)中虚线所形成的高频磁场。
当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。
当汽车正好在该感应线圈的正上方时，该感应线圈的电感减到最小值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•秒 •显 示
•秒 •驱动
•32768Hz振荡器
•220V交流电
•降压变压 器
•14级分
•二分频
•秒脉
频
冲 •f=2Hz,T=0.5S •f=1Hz,T=1S
•整流、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ波、稳压
•+5V
•信号指示灯白天点亮流程图
•北
•西
•东
•南
•设计要求：
•（1）要求根据设计要求实现交通灯的现实 功能； •（2）用Multisim进行仿真 •（3）设计说明书；
•1秒脉冲产生电路: • 由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按 秒倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒 脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它 可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡 电路，也可以是用定时器555和电阻、电容组 成的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周 期方便，选择用555定时器组成多谐振荡器。
灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮 时，东西方向黄灯亮。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管 模拟。
•2.夜间工作方式 • 南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。 要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。
•南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮 5t •南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮 1t •南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 5t •南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮 1t
•十二进制计数电路的设计
• 由信号灯白天点亮流程图可以得知，任何方向 的信号灯的一个工作循环为十二进制（绿、黄、 红时间比例为5：1：6），因此需要设计十二进 制计数器，循环工作控制白天信号灯的点亮。因 此，用移位寄存器组成十二进制计数器，拟选用 8位串入并出移位寄存器74LS164。
• 74LS164引脚图
• 由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒 倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒脉 冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它可 以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电 路，也可以是用定时器555和电阻、电容组成 的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周期 方便，采用555定时器组成多谐振荡器。
• 555多谐振荡器原理图
• 74LS164功能表器原理 图
•应用电路：用74LS164组成的12进制扭环型计 数器电路 ，其电路图如下图所示。
•0
•1 •1
•分频器电路的设计
上述十二进制计数器的时间单位为4秒，即它 的CP脉冲为4秒。为了使整体电路工作步调一 致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得，这 就需要设计一个4分频器电路。秒脉冲经4分频 后得到4秒脉冲，将其作为十二进制计数器的 CP脉冲。本次课程设计使用两个D触发器组成 4分频器电路。
• 四分频的电路原理图
逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交 通信号灯按要求方式点亮(一般经驱动电路去控制 信号灯)。根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻 辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，而组合 逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。夜晚工作 方式也需要组合逻辑电路的功能以及秒脉冲通过 与门实现。组合逻辑电路的真值表如图所示：
交通信号灯控制电路的 设计与仿真
2020年5月26日星期二
•设计内容：
•1.信号灯白天工作要求 • 某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮 24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。 • 如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三 种指示灯点亮的时间比例为5：1：6。 • 从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向 绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红
•其整体电路框图如下图所示：
•东西信号灯
•南北信号灯
•系统电源
•
•组合逻辑电 路
•十二进制计数器
•工作方式控制开关
•四分频器
•秒脉冲产生电路
•信号灯采用三极管9031驱动，其额定 电流与额定电压应满足三级管的驱动能 力，电源电压采用直流5V，通过变压器 将市电降压到交流9V，在通过整流桥整 流滤波和稳压块7805得到直流5V电压 。直流稳压电源的任务是为整体电路提 供直流电源。故稳压电源电路的输出电 压值和输出电流值应满足整体电路的需 要。
•十二进制计数器: 计数器可以用触发 器组成，也可以用中规模集成计数器 组成，以及用移位寄存器组成环形或 扭环形计数器。建议用中规模移位寄 存器组成扭环形12进制计数器。
•分频器:
• 上述十二进制计数器的时间单位为4 秒，即它的CP脉冲为4秒。为了使整体电 路工作步调一致，4秒脉冲应该利用秒脉 冲经分频获得，这就需要设计一个4分频 器电路。秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲 ，将其作为十二进制计数器的CP脉冲。 采用两个D触发器组成4分频器电路。
•1 •0
•1 •1
•0•1 •1 •1 •1
•1
•0
•0
•逻辑控制原理图
•1 •1
••01
•0
•1 •1 •0
•逻辑控制原理图
•数字钟电路组成框图
•星 期
•显 示 •星期
•驱动
•进 位
•清 零 •校表
•小 时
•显 示 •小时
•驱动
•进 位
•清 零 •校表
•分 钟
•显 示 •分钟
•驱动
•进 位
•控制电路的特点： • 从点亮要求可以看出，有些输出是并行 的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮 ；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南 北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方 向红灯亮时，东西方向黄灯亮。因此采用组 合逻辑设计。组合逻辑电路：将十二进制计 数器作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑 电路的输出去驱动东西和南北两个方向的信 号灯的点亮。
• 作为一个实际的应用系统直流稳压电源是 必不可少的。本次课设设计的交通信号灯控 制电路需要使用稳定的5V直流稳压电源来驱 动各芯片使电路其正常工作。因此需要设计 输出为5V的直流稳压电源。
•直流稳压电源包括变压器降压、二极管（或 整流桥）整流、电容滤波、集成稳压芯片稳 压四部分。
• 直流稳压电源原理图