数电交通灯课程设计.doc

贺州学院

数字电路课程设计报告书

课题名称 交通灯控制电路

姓 名

学 号 系 部 物理与电子信息工程系 专 业 电气工程及其自动化

指导教师

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级学生数字电路

课程设计

2010年 12 月7 日

目录

1 设计目的 (4)

2 设计思路 (4)

3 设计过程 (4)

3.1方案论证 (4)

3.2电路设计 (6)

3.2.1秒脉冲发生器 (6)

3.2.2定时器 (7)

3.2.3控制器 (9)

3.2.4译码电路 (10)

3.2.5显示部分 (11)

3.2.6总原理图 (12)

4系统调试与结果 (12)

5主要元件 (12)

6 结论 (13)

7设计心得体会 (13)

8 附录 (13)

8.1总原理图 (13)

8.2 PCB图 (14)

9参考文献 (14)

交通灯控制电路

摘要：交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、定时器、控制器、译码显示电路组成。秒脉冲发生器由NE555产生脉冲，定时器由74LS160实现，控制器由74LS153和74LS74组成，译码电路采用74LS48和七段数码管来显示。控制器通过ST信号对定时器进行控制，从而显示红黄绿灯的转换。

关键字：交通灯控制器秒脉冲发生器定时器译码器

1 、设计目的

（1）熟悉集成电路的引脚安排。

（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

（3）了解面包板结构及其接线方法。

（4）了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理。

（5）学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。

（6）熟悉数字交通灯控制电路的设计与制作。

2、设计思路

（1）设计秒脉冲发生器

（2）设计交通灯定时电路

（3）设计交通灯控制电路

（4）设计交通灯译码电路

（5）设计交通灯显示时间电路

3 设计过程

3.1方案论证

方案一用数电电子技术来实现交通灯控制

交通灯控制系统的原理框图如图1-1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为25秒，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5秒。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1-1 系统的原理框图

交通灯控制器的ASM 如图1-3所示

（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。

（4）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、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1、2所示，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，并作如下表1-2规定：

控制状态信号灯状态车道运行状态

S0（00）甲绿、乙红甲车道通行，乙车道禁止通行

S1（01）甲黄、乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行

S3（11）甲红、乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行

S2（10）甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行

AG=1 甲车道绿灯亮甲车道通行

BG=1 乙车道绿灯亮乙车道通行

AY=1 甲车道黄灯亮甲车道缓行

BY=1 乙车道黄灯亮乙车道缓行

AR=1 甲车道红灯亮甲车道禁止通行

BY=1 乙车道红灯亮乙车道禁止通行

由此得到交通灯的ASM图，如图1-3所示。设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。

图1-3 交通灯的ASM图

方案二用单片机技术来实现交通灯控制

用单片机技术来来实现交通灯控制是最容易实现的，而且该电路可靠性也很高，但是这是要求设计者要有单片机编程的基础上才能完成设计。由于本人单片机编程基础不是很好，所以选用了数字电子技术来实现交通灯控制。

3.2．单元电路的设计

3.2.1秒脉冲发生器

秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成，其中R8=15K、R9=68K,C3=10uF的电阻电容值决定了脉冲宽度。既T=(R8+2R9)C2ln2当T=1S，即可凑出R8、R9、C3其中C3=0.01uF是为了保持输出的波形的稳定。

如图1-4所示，R9=68K、C3=10uF组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C3上得到一个三角波。此三角波送到NE555的2脚输入端。由