交通红绿灯设计

红绿灯实验电路报告

班级：通信三班

姓名：***+2015101144

巫枭+2015101138

一、设计目的

1、通过设计，巩固和加深在数字电子技术课程中的理论基础和实验中的基本技能。

2、通过该课程设计，设计出符合任务要求的电路。

3、掌握常用集成器的一般设计方法。

4、熟练使用Multisim软件。

二、设计任务

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。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。

三、设计要求

本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路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；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，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。主道绿灯，辅道红灯，时间30秒

主道黄灯，辅道红灯，时间5秒

主道红灯，辅道绿灯，时间50秒

主道红灯，辅道黄灯，时间5秒

四、总体设计思路

1、根据本课题设计要求分析并画出简易电路结构框图。

2、按照电路结构框图绘制电路原理图。

3、选定各部分集成电路元器件的类型。

4、利用Multisim软件对所设计电路进行调试仿真。

根据设计任务和要求，而确定交通灯控制器电路的系统工作框图1。通过主控制计数器（74LS160）控制电路的运作和红绿黄灯三种信号灯的转换，用两条Q B Q A输出取四种状态。秒脉冲发生器产生整个系统的脉冲，通过两片减法计数器（74LS192）达到控制主道方向和辅道方向每种工作状态的持续时间的十位和个位。减法计数器的借位端为主控制电路翻转的脉冲信号来完成状态的改变，同时主控制电路的输出状态又控制了减法计数器的下次计数的初值。

采用译码器（74LS138）译码。减法计数器的十位和个位分别接译码器和静态数码管来显示时间的倒计时。通过电路与静态显示管来

循环显示50、5、30、5这四个数。 交通信号灯控制电路分为： ·状态控制电路 ·初值预置电路

五、电路设计模块与分析 1、交通灯控制系统的原理

秒脉冲 发生器

主道信号灯

50S 5S

信号灯转换器倒计时 计时器

辅道信号灯

利用74LS160产生秒脉冲送至74LS192减法计数器，控制74LS192做减法计算。状态控制电路74LS160进行交通信号灯之间的转换。74LS138输入端接74LS160输出端，再对74LS192进行预置数。

2、状态控制电路

通过74LS138的输出来控制的亮，假设主道红黄绿为r1/y1/g1,辅道红黄绿为r2/y2/g2

真值表如下：

3、初值预置电路

当交通灯控制系统开始工作时，该部分电路将实现各种状态的转换功能。将数码管显示主道红灯和辅道绿灯的预值（50秒），预置：0101、0000；当其减到0时，计数器产生借位，此时主道红灯和辅道绿灯同时灭。然后将主道红灯和辅道黄灯的预值（5秒），预置0000、0101；将主道绿灯和辅道红灯的预值（30秒），预置0011、0000；重复上述转换功能，实现倒计时计数功能。

预置数如表2：

预置数

十位个位译码器

输出D C B A D C B A

50 0 1 0 1 0 0 0 0 Y0

5 0 0 0 0 0 1 0 1 Y1

30 0 0 1 1 0 0 0 0 Y2

5 0 0 0 0 0 1 0 1 Y3

预置数电路如图5：

电路分析：由预置数表可知，低位计数器的预置数5、0、5、0，高位的置数在5、3和0之间交替进行，由译码器输出控制。红绿灯的状态由（74LS138）译码，在输出端产生Y0、Y1、Y2、Y3四个置数信号。

4、数字显示电路

用两片计数器74LS192接成百进制减法计数器，低位片的借位输出端接高位片的脉冲输入端。高位的借位端用作主控制电路翻转的脉冲信号来完成状态的改变，同时主控制电路的输出状态又控制了减法计数器的下次计数的初值。由置数模块采用译码器（74LS138）译码。减法计数器的十位和个位分别接译码器和静态数码管来显示时间的倒计时。通过电路与静态显示管来循环显示50、5、30、5这四个数。

电路如图6：

5、秒脉冲电路

由74LS192返回脉冲信号给到74LS160，总共产生4种脉冲信号，进行时间和信号灯状态的切换。

形成电路图7：

六、总设计电路图

七、元件清单及其引脚功能

元件清单表3：

数量名称作用

1 74LS160同步计数器

1 74LS138编码器

2 74LS192减法计数器

2 DCD_HEX数码管

5 74LS00与非门

7 74LS04非门

1 74LS3

2 或门

6 信号灯显示红绿黄

1 开关手动切换脉冲