交通灯课程设计论文

题目交通灯课程设计

学生

指导教师

年级

专业计算机科学与技术

系别计算机科学与技术系

学院计算机科学与信息工程学院

哈尔滨师范大学

2008年 6 月

论文提要

在一个交通繁忙的十字路口，没有交通灯来控制来往车辆和行人的通行，假设也没有交警，那会发生什么事情呢？后果是难以想象的，可能会陷入一片混乱，甚至瘫痪。当然我们每个人都不希望这样。我们作为社会的一员，每人都有责任为它的更加先进和快捷做出力所能及的事情。我们设计的这个信号控制系统可以通过交通灯控制东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都可以根据实际情况预设,用以减少交通事故的发生概率。并且经过些次实验使得我们对电子技术课程内容的理解和掌握有了更深一层的认识，也学会使用半导体元件和集成电路，掌握电子电路的基本分析方法和设计方法，进一步提高分析解决实际问题的综合能力，也为将来的就业或继续深造做好准备。

交通灯课程设计论文

朱光杰

摘 要：设计一个十字路口的交通灯控制电路，实现东西方向车道和南北方向车道两条交道路上的车辆交替运行的控制，每次通行时间都设为6~45秒。时间可设置修改。在绿灯红灯亮前，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。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（采用倒时的方法）。同步设置人行横道红、绿灯指示。

关键词：设计原理与参考电路 过程与效果分析

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。随着中国加入WTO ，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。俗话说“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还是无法保障畅通安全。作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯也应国际化。随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，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。以下就交通灯控制系统的电路原理、设计和实验调试等问题来进行具体分析讨论。

设计原理与参考电路

1、交通灯控制系统的原理如下：

2、 信号转换

状态1：东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行

道禁止通行。

状态2：东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；

状态3：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；

状态4：东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；

3、方案

选用JK触发器，设状态编码为：S0=00 S1=01 S2=11 S3=10，其输出为Q1 Q0，则其状态表为：

现态次态输出

Q1n Q0n Q1n+1Q0n+1Ga Ya Ra Gb Yb Rb

0 0 0 1 1 0 0 0 0 1

0 1 1 1 0 1 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 0 0

1 0 0 0 0 0 1 0 1 0

图1电路接法图

4、倒计时计数器

十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1，计数方式工作，直至减到数为“５”和“０”，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。

作G=0时的卡诺图：

00 01 11 10

倒

计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输出值。

X 1 1 1

1 1 0 0

BC

A

1

计数器选用集成电路74190进行设计。74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。

表2 74190的状态表

CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD

0 X X 0 X X X X A B C D

0 1 POS 1 X X X X Count Down

0 0 POS 1 X X X X Count Up

1 X X X X X X X Qa0 Qb0 Qc0 Qd0

现选用两个74190芯片级联成一个从可任意设定时间00~99倒计至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（频率为1），再把个位数74190芯片输出端的QA、QD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QA、QD同时由0变为1，把QA、QD 与起来接在十位数的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。具体连接方法如图2：

图2 计数器连接图

信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数。工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD变为1，计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时，LD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。