简易交通信号灯控制器课程设计

2013年6月

《电工与电子技术基础》课程设计报告

题目简易交通信号灯控制器

学院（部）汽车学院

专业车辆工程

班级2011220103

学生姓名王彬彬

学号201122010312

6 月24 日至 6 月28 日共1 周

简易交通信号灯控制器

前言

在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。交通信号灯常用与交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。

自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化、科学化、简便化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。

本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计,提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法,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。因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。本次课程设计目的是培养数字电路的能力，掌握交通信号灯控制电路的设计方法。

从这次的设计中提升学生的理论联系实际的能力，实践与教学相结合的课程设计能充分调动学生的积极性与创造性，激发学生的设计灵感，提高教学水平，有利于学生以后的长远发展。

目录

第一章：系统概述 (3)

1.1系统概述 (3)

1.2交通灯逻辑分析及整体设计方案模块划分 (4)

1.3方案论证及可行分析 (6)

第二章：单元电路的设计分析 (7)

2.1秒脉冲信号发生器 (7)

2.2控制电路 (8)

2.3定时器 (11)

2.4显示电路 (11)

第三章：电路的安装与调试 (12)

3.1系统综述 (12)

3.2芯片介绍 (12)

第四章：结束语 (16)

4.1总结及心得体会 (16)

元器件明细表 (18)

鸣谢 (19)

参考文献 (19)

评语 (20)

摘要：交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。交通灯控制器主要由控制器、秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路及信号灯组成。控制器由74LS153与74LS74来实现，脉冲发生器用晶体震荡器产生，计数器采用两个74161来实现，显示电路经过74LS192的倒计数、七段显示译码器7447及七段数码显示器连接起来实现。控制器通过R T对定时器进行控制，从而实现数字的显示及绿、黄、红灯的转换。

关键字：交通灯、控制器、秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路、状态转换、信号灯、主支干道。

设计要求：

1.定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒；

2.每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡；

3.分别用红、黄、绿发光二极管表示信号灯；

4.设计计时显示电路。

第一章：系统概述

1.1、系统概述：

本设计要求设计一个主干道绿灯45秒、支干道绿灯25秒的交通灯控制系统，每次由绿灯变为红灯时应有5秒黄灯亮作为过渡，分别用红、黄、绿三色发光二极管表示信号灯，并用数码管显示倒计时。因此，本设计需要一个秒脉冲信号发生器、定时器、译码显示器和控制器。脉冲产生电路用以驱动倒计时电路，置数电路将交通灯亮时间预置到计数电路和寄存器中，控制器对信号灯的各种状态进行循环控制，定时器以基准时间秒为单位做倒计时，数码显示模块显示倒计时的时间，控制器对电路种的各个模块进行级联控制。

系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器五大部分组成。其中定时器能向控制器发出三种定时信号，使相应的发光二极管发光。译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号，分别产生三种倒计时时间显示，控制器根据定时器的信号，进行状态间的转换，使显示器的显示发生相应转变。

1.2 交通灯逻辑分析及整体设计方案模块划分：

图1表示位于主干道和支干道的十字路口交通灯系统，每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿3个灯组成，绿灯表示允许通行，红灯表示禁止通行，黄灯表示该车道上已过停车线的车辆继续通行，未过停车线的车辆禁止通行。

图1

图1为交通灯的一个整体设计框图。系统主要由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码器、信号灯显示器组成。其中控制器是核心部分，由它控制定时器和译码器的工作，秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟信号，译码器输出两路信号灯的控制信号。

图中T L、T S、T Y为定时器的输出信号，S T为控制器的输出信号。M G、M Y、M R分别表示主干道绿、黄、红三色灯，N G、N Y、N R分别表示支干道绿、黄、红三色灯。

当某车道绿灯亮时，允许车辆通行，同时定时器开始计时，当达到指定时间时，T L输出为１，否则T L输出为０；

当某车道黄灯亮后，定时器开始计时，当计时到５秒时，T Y输出为１，否则T Y＝０；

当某车道红灯亮时，定时器开始计时，当计时到指定时间时，T S输出为１，否则T S＝０。

因此，用定时器分别产生三个时间间隔后，向控制器发出“时间已到”的信号，控制器根据定时器的信号，决定是否进行状态转换。如果肯定，

则控制器发出状态转换信号S T，定时器开始清零，准备重新计时。

交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别用S0、S1、S2、S3表示。

S0状态：主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，主干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。

S1状态：主干道黄灯亮，主干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。

S2状态：主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。

S3状态：支干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态------S0状态。

表1 控制器的状态表

S0、S1、S2、S3状态分别分配状态编码为00、01、11、10，由此得到控制器的状态，如表1所示。