交通信号灯控制数字电路的设计与制作综述

学校代码：11517

学号：200910711209

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING

文献综述

题目交通信号灯控制数字电路的

设计与制作

学生姓名陈丽丽

专业班级电子科学与技术0942

学号200910711209

系（部）电气信息工程学院

指导教师(职称)吕宽州（副教授）

完成时间 2013年 3月10 日

交通信号灯控制数字电路的设计与制作文献综述

摘要：本文从数字电子技术的时序逻辑电路，门电路以及在课程设计中需要注意的各种逻辑关系进行简要的了解，然后对交通信号灯的总硬件结构中的各个部分的设计及问题进行分析，最终对仿真及制作方面进行了阐述。

关键词：信号发生器/计数器/控制部分/proteus仿真/PCB制板

随着社会的飞速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，频繁发生交通问题，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。交叉口是城市路网中必然存在的部分,传统的交通灯信号控制在未来城市智能交通控制中的地位仍然不可替代。城市多路口交通灯信号控制系统仿真软件开发,对优化城市交通灯控制信号研究具有重要的推动作用。

文献[1]本文主要讲述了利用集成二、十进制计数器采用反馈置数法设计任意进制计数器,已有设计方法的特点是采用一次置数。提出了采用多次置数法设计任意进制计数器的新概念, 通过状态转换图分析论述了设计依据, 以设计实例说明了采用多次置数设计任意进制计数器的方法。

通过对此的了解，有助于在本次毕业设计中，对要求的红绿黄灯亮的时间进行预置数，从而实现其通行时间及各灯亮灭的转换。例如在本次设计中，要求主支干道的通行时间为25S，黄灯亮5S，绿灯亮20S，而对于这些数需要设计二十五进制的计数器，这就需要用到预置数功能。

文献[2]555定时器是一种多用突途的数字模拟混合集成电路,利用它能极方便地构成施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等.通过定时器构成的多谐振荡器,调节电阻阻值改变输出方波的占空比确定负载工作时间通过三极管的导通与截止来控制继电器的吸合断开,从而触发可控硅工作或截止实现弱电对强电工作负载的控制。一个555 定时器可构成多谐振荡器产生秒脉冲信号。如果

对产生秒信号的精度要求不高时，可采用555定时器产生信号。又是为了简化电路，多数会用此脉冲信号发生器来产生脉冲信号。

通过对本文献的学习，可以在交通灯设计的秒脉冲信号发生器模块有很大的作用。而要产生1S脉冲，可通过计算得到秒脉冲。

文献[3]主要讲述了由晶振电路产生的秒脉冲发生器。石英晶体振荡器是石英晶体，微调电容，反相器构成。一般来说，晶振频率越高，计时精确度就越高石英晶体振荡器具有频率精确、振荡稳定、温度系数小等特点，可以满足一般时钟走时的准确性的要求，所以通常选用石英晶体构成振荡电路。一般来说晶振频率越高，产生的秒脉冲越稳定，所以在设计中采用32768Hz的晶体振荡器，经过分频器分频，最终产生1HZ的时钟信号。

本次交通灯的设计需要有1秒脉冲产生的信号发生器，要设计秒脉冲信号发生器，首先应选择一个能产生稳定的标准时间脉冲信号，而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此需要进行分频使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号即秒脉冲信号频率为1HZ。总之晶振电路是我们需要精密的时钟电路时的一个很好的选择。

文献[4]阐述了可逆计数器的基本功能和数字式相位差计的基本原理, 指出了数字式相位差计产生误差的原因, 说明了利用可逆计数器自动修正数字式相位差计固有误差的原理, 对相同信号通过不同通道而产生的附加误差的消除和修正具有一定的参考意义。重点讲述了可逆计数器。可逆计数器是既能进行加法计数, 又能进行减法计数的计数器, 它在结构上又可分为单时钟结构和双时钟结构, 单时钟结构可逆计数器实质上是将加法计数器和减法计数器的控制电路合并, 用一根加 减控制线来选择是加法计数还是减法计数, 电路只有一个时钟信号输入端。双时钟结构可逆计数器则是分别由加法计数脉冲和减法计数脉冲来控制可逆计数器, 是进行加法计数还是减法计数, 电路需要2个不同的脉冲信号源。利用集成可逆计数器74LS191来设计可逆计数器。

通过对此的了解，可以在交通信号灯控制数字电路的设计中设置可逆计数器。由于在人们的习惯性思维中，交通灯的数码管显示部分应该是倒计时的，所以在计数部分要采用减计数。

文献[5]主要介绍了用74LS161芯片实现交通灯定时器模块的设计。要以十

进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。计数器能够完成计时功能，我们可以用74LS161设计，并把它的时钟cp接秒脉冲，CR接高位，以便实现计数和保持功能。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过部分处理后，然后接入数码管的驱动74LS48，而在显示是最好以人们习惯的数字0---9显示计时，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，以0000，0001，00010-1111这些状态中靠后的状态为有效状态。要把74LS161改装成其他模值时既可以采用同步清零法，也可采用异步置数法，但0000不可能为有效状态，所以采用异步置数法完成不同模值转化的实现。

通过对此文献的学习，可以利用74LS161十六进制的特性，经过异步置数法置数，从而设置1到9内的倒计数。当然可以用两片74LS161来实现99以内的倒计时。

文献[6]本文详细地介绍了利用译码器和计数器这两种不同的逻辑器件来产生多路顺序控制信号的原理电路及其工作过程。本文即是以32路控制信号产生器的设计为例来分析说明该电路的原理以及体现组合电路与时序电路的结合在本电路的设计过程中，很好地体现了组合逻辑电路设计与时序逻辑电路设计二者之间的有机结合。

通过对本文的学习，实现本次毕业设计的控制部分。主干道与支干道之间灯的明灭转换可以通过系统有4 种不同的工作状态( S0 ～S3) , 选用四位二进制递增计数器74LS161作状态控制电路,取低两位输出QB、QA 作状态控制电路的输出。状态编码S0、S1、S2、S3 分别为00 、01 、10 、11 。由这四种状态进行不断的循环，进而可以控制红黄绿灯显示电路。而灯的状态转换电路也可由其状态转换真值表，来列出状态转换方程，进而用选用数据选择芯片74LS153来实现每个D触发器的输入函数，最终能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。

文献[7]作为课程设计的指导书籍，简要介绍了电子电路的基础知识，常用集成电路和电子仪器的性能与使用方法。书中有多个题目，而每个选题都详细讨论了方案选定方法、电路工作原理、元器件的计算和选取以及电路的安装、调试过程，通过这些题目可以对本课题的设计与制作的步骤、方法以及可能碰到的问