交通信号灯的设计与制作

题目交通信号灯的设计与制作

姓名周瑶学号 ************

系（院）电子电气工程学院班级 P13电气一班指导教师王正方职称教授

2016年5月

引言 (3)

1设计意义及要求 (4)

1.1设计意义 (4)

1.2 设计要求 (4)

2方案设计 (5)

2.1 设计思路 (6)

2.2 方案设计 (6)

2.2.1设计方案一 (7)

2.2.2设计方案二 (7)

2.3方案比较 (8)

3 部分电路设计 (9)

3.1数码管显示单元 (9)

3.2计时单元 (11)

3.3片选单元 (12)

3.4脉冲产生模块 (13)

3.5红、绿、黄灯的控制 (14)

4仿真操作步骤及使用说明 (16)

4.1软件仿真步骤 (16)

4.2仿真使用说明 (17)

5调试与检测的方法与技巧 (18)

5.1 调试中故障及解决办法 (19)

5.2 调试与运行结果 (19)

结束语 (20)

参考文献 (21)

交通的发达，标志着城市的发达，相对交通的管理则显得越来越重要。交通灯是城市交通中的重要指挥系统，它与人们日常生活密切相关，随着人们生活水平的提高，对交通管制也提出了更高的要求，因此提供一个可靠、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性。

对于复杂的城市交通系统，为了确保安全，保证正常的交通秩序，十字路口的信号控制必须按照一定的规律变化，以便于车辆行人能顺利地通过十字路口。

本交通灯设计主要由555定时器，计数器74LS192，数据选择器74151和门电路构成。并使用Proteus仿真技术模拟出了交通信号灯状态，以实现十字路口东西、南北方向的车按照设定的时间有指挥、有规律地通行。本系统结构简单，操作方便；可实现自动控制，具有一定的智能性，对优化城市交通具有一定的意义。

关键字：交通灯，74系类芯片，555定时器，Proteus仿真

1 设计意义及要求

1.1设计意义

交通灯是现代城市不可或缺的工具，它在维持正常交通秩序中起着至关重要的作用，本次设计，小组成员模拟了交通信号灯控制器的实现，感受到现代科技从人工到自动化进而智能的飞跃，通过全程具体的仿真实现和搭建实物，培养了我们分析解决现实生活问题的能力，提升了我们逻辑思辨性思维，最主要的是综合运用所学的数字电子技术的基本知识，包括熟悉集成电路的引脚安排、各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，通过使用Proteus仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真调试等。

1.2设计要求

（1）假设一路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯，

（2）然后转状态1东西绿灯通车，南北红灯。

（3）过25s转状态2，东西绿灯灭，黄灯闪烁5次，南北仍红灯。

（4）再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯亮。

（5）过20s转状态4，南北绿灯灭，闪5次黄灯，东西仍是红灯。

（6）最后循环至状态1，如此不断周期循环下去。

2 方案设计

根据交通信号灯控制器的要求进行设计，可以构成以下的设计流程图，如下图1：

图1 设计流程图

2.1设计思路

将总体分为两大块：数码管的倒计时显示以及三种灯（红、绿、黄）的亮灭。对于数码管的倒计时显示部分，我采用了4块74LS192十进制加减计数器芯片，其中2快74LS192芯片用来构成东西路30S倒计时，另外2块74LS192用来构成南北路25S倒计时，这4块的输出部分分别都接上4511译码器将8421BCD码译成七段码使得与译码器相连的数码管显示对应的十进制数，由于东西路和南北路的倒计时显示需要轮流工作，我采用了JK触发器进行片选。其次，控制三种灯的亮灭，其中红灯的控制较为简单，可以直接取出片选信号对红灯加以控制，当东西路工作倒计时时那么南北路的红灯才亮，反过来，当南北路工作倒计时时那么东西路的红灯才亮，接下来关键是控制绿黄灯，东西路和南北路的思路是一致的，我都采用了8选1的数据选择器74151取出最后5S~0S的信号，和1Hz的脉冲相与进而使黄灯闪烁，在减计数到最后5S之前，都是绿灯保持亮。

2.2方案设计

●设计方案一

选用4块74LS192十进制加减计数器，2块8选1数据选择器74151、1个JK触发器和一些逻辑门电路。

其中2块74LS192构成东西路的30S减计数，一块代表个位数另一块代表十位数，再将1HZ的脉冲信号接到代表个位的74LS192的时钟信号端，十位的74LS192时钟信号端接个位的借位信号，这样就可以实现按秒递减，南北路的计时方式与之类。

那么如何实现这两路的轮流工作？我采用了一个JK触发器，接成T’触发器进行片选，每当30S倒计时器或25S倒计时其倒数结束的时候都将通过与门向外输出一个脉冲控制信号，而这个信号刚好可以送到JK触发器的时钟控制端实现翻转，其输出端的翻转信号与1HZ的脉冲信号经过与门给到两路的代表个位的74LS192时钟控制端，便能实现两路轮流工作。

三种灯的显示部分，红灯的显示和绿、黄灯分开控制，红灯的亮灭可以直接由JK触发

器所产生的片选信号决定，东西路的计时工作对应南北路的红灯亮，反过来南北路的计时工作对应东西路的红灯亮；绿、黄灯的控制利用74LS192的输出端，例如：对于东西路，前25S绿灯亮，采用8选一的数据选择器，选出计时器最后5S决定黄灯的闪烁、绿灯的熄灭。电路图如图2：

图2 方案一电路图

●设计方案二（小组方案）

小组方案采用单片机来实现系统的设计。采用STC89C52单片机作为MCU控制系统的运行。单片机外围电路简单，基于本设计，我们只需要在STC89C52单片机最小系统外再搭建12个LED信号灯电路和数码管时间显示电路，通过程序的控制，即可实现交通信号灯的设计。相对来说，方案简单易行，制作实物较为轻松，且系统不易受外界干扰，稳定性强。如图3为STC89C52单片机最小系统原理图。