交通信号灯电路设计报告

河南城建学院电子技术课程设计报告书

题目：十字路口交通管理器系别：

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指导教师：

时间：2011年06月23日

设计任务书

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。

设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下：

1）主干道方向通行，支干道方向禁止通行，历时1min。

2）主干道方向禁止通行，支干道方向仍然禁止通行，历时3s 3）主干道方向禁止通行，支干道方向通行，历时30s。

4）主干道方向仍然禁止通行，支干道方向禁止通行，历时3s之后又返回到第一步循环。

目录

一、交通灯设计原理 (3)

二、单元电路的设计 (7)

1、秒脉冲发生器 (7)

2、倒计时电路 (8)

3、状态控制电路…………………………………………… .9

4、显示电路 (10)

5.整个交通灯控制系统的布局 (11)

三、仿真过程与效果分析 (14)

四、元器件清单 (17)

五、体会总结 (17)

六、参考文献 (19)

一．交通灯设计原理

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。图中：

TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔，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。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。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

图1 交通灯控制系统的原理框图

两方向车道的交通灯的运行状态共有4种(因人行道的交通灯和

车道的交通灯是同步的,所以不考虑)，如图2所示

一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：

（1）图甲车道绿灯亮，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）甲车道黄灯亮，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。

状态0 支干道

绿灯亮 状态1 支干道 黄灯亮

状态2 主干道

绿灯亮

状态3 主干道 黄灯亮 图2

（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。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。

（4）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车

道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。

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、S2、S3表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示。

控制器状态信号灯状态车道运行状态

S0（00）S1（01）S2（11）S3（10）

甲绿，乙红

甲黄，乙红

甲红，乙绿

甲红，乙黄

甲车道通行，乙车道禁止通行

甲车道缓行，乙车道禁止通行

甲车道禁止通行，乙车道通行

甲车禁止道通行，乙车道缓行表1 控制器工作状态及其功能

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：

AG=1：甲车道绿灯亮；

BG=1：乙车道绿灯亮；

AY=1：甲车道黄灯亮；

BY=1：乙车道黄灯亮；

AR=1：甲车道红灯亮；

BR=1：乙车道红灯亮

二．单元电路的设计

1．时序脉冲产生

a) 电路原理图

时序脉冲产生电路原理图

b) 功能说明

时序电路是数字系统不可缺少的一个重要组成部分，因为数字电路只有在时钟电路的驱动下才可正常工作。根据应用场合的不同，不同数字电路选择使用不同类型的时钟发生器。因为交通灯控制系统的秒信号精度不高，故选用555定时器。

c) 所需器件

555芯片一个

51K、39K电阻各一个

10UF、电容器各一个

2．倒计时计数电路

b) 功能说明

倒计时计数电路主要由计数器构成，它在整个系统设计中的作用是实现计时计数，在此我选用减法计数器，因为本设计说明计时时间可预设，所以需要可预置数的计数器，综合以上要求，采用74LS192。

当交通灯控制系统开始工作时，该部分电路将实现各种状态的转换功能。首先，将数码管显示一路绿灯的预值（63秒），预值：0110，0011；当其减到3时，计数器产生借位，此时绿灯灭。直到此绿灯再次亮时，重复上述转换功能，实现倒计时计数。

将绿灯的输出接到芯片的LD端，实现倒计时计数，CR端置0；CPD接1HZ的脉冲信号。Q3、Q2、Q1、Q0端分别接显示74LS48的A3、

A2、A1、A0端。

c) 所需器件

74LS192 ———计数器