数字电路交通信号灯设计

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1、目录一、摘要二、设计任务及要求三、系统设计四、单元电路设计1、状态控制电路2、时钟脉冲产生3、电路信号灯显示电路4、时间显示控制电路5、总体电路五、结论六、总结体会121一、摘要如今，交通信号灯对于城市来说，有多么重要呢?只要我们想象一下，如果没有了交通信号灯，那么，城市的交通将会如何?陷入瘫痪，交通事故频发等因此，道路交通控制的必要性是非常值得我们关注的。解决这一问题通常有两种办法，一种是修路造桥，这对道路交通状况的改善是一种最直接的办法，但它需要巨额的投资，且在城市中心区受拆迁的限制，很难实施。另一种是在现有的道路交通条件下，实施交通控制和管理，充分发挥

2、现有道路的通行能力，大量事实已经证明这种方法的有效性。现代道路交通的复杂多样，常常是几个或几十个甚至是成百上千个路口互相关联，在这种情况下，使任何一个经验丰富的交通警察都无能为力.因此，人们越来越关注把先进的科学技术用于交通管理，从而促进了交通自动控制技术的不断发展。交通信号灯存在的目的就是为了在确定的行政规定约束下，采用合适的营运方法来确保公共和私人运输方式具有最佳的交通运行状态。围绕这一目的研制出的道路交通控制系统，把受控对象看成一个整体，采用对交通流科学地时间分割的方法，最大限度地保证交通流运动的连续性，使受控区域的交通流减少冲突，同时平稳地、有规则地

3、运动。121一、设计任务及要求设计一个十字路口的交通信号灯控制器基本要求：1.能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态用两组红、黄、绿三色灯作为两个方向的红、黄、绿灯。2.能实现正常的倒计时功能用两组数码管作为东西和南北方向的倒计时显示，主干道每次放行（绿灯）60秒，支干道每次放行（绿灯）45秒，在每次由绿灯变成红灯的转换过程中，要亮黄灯5秒作为过渡。3.能实现总体清零功能：按下该键后，系统实现总清零，计数器由初始状态计数，对应状态的指示灯亮。4.电源：220V/50HZ的工频交流电供电。5.按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用

4、Multisim进行仿真，撰写设计报告。三、系统的设计工作原理说明：系统主要由控制器、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。121四、单元电路设计：1.交通灯的控制逻辑如下：状态主道支路时间00绿灯亮，允许通行红灯亮，禁止通行60S01黄灯亮，停车红灯亮，禁止通行5S11红灯亮，禁止通行绿灯亮，允许通行45S10红灯亮，禁止通行黄灯亮，停车5S交通灯的这4种工作状态的转换是由控制器器进行

5、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工作流程如下所示：60秒未到，S0状态（主道绿灯亮，支道红灯亮）；60秒到转入S1状态（主道黄灯亮，支道红灯亮）；5秒后，进入S2状态（主道红灯亮，支道绿灯亮）；45秒后，进入S3状态（主到红灯亮，支道黄灯亮）；5秒后，回到S0状态，进入下一循环状态。控制器应送出主道（R、Y、G）和支道（r、y、g）红黄绿灯的控制信号。使用74LS161芯片做主控制电路，电路图如下1212.时钟脉冲电路通过555定时器按一定的线路接上不同的电阻和电容就可产生期不同

6、的方波脉冲，即不同的频率脉冲。课程设计需要秒脉冲，经分析，因为当电容充电时，暂稳态持续时间T1=0。7（R1+R2）C当电容放电时，暂稳态持续时间T2=0。7R2C；经计算，选择合适的电阻和电容，则脉冲产生电路图如下：3.信号灯显示电路红绿灯显示也是表示电路所处状态，其必然与主控电路的状态一一对应，受到主控电路控制，即主控电路的输出（Q1—A和Q2—B）决定了主、支干道的红绿灯的亮灭情况。若亮用1表示，那么灭用0表示，则有：BA主红(R)主黄(Y)主绿(G)支红(r)支黄(y)支绿(g)00001100010101001010000111100010所以，R

7、=Y=G=R=y=ABg=这部分电路选用74LS139（双2线——1214线译码器），G接地时实现所需功能，其中A接74LS139芯片的Q1，B接Q2；又因为74LS161芯片的D2=A！B+AB！，所以红灯G可直接接D2，r接D2！；以上两个表对比可得：G=Y1！Y=Y2！g=Y3！y=Y0！则红绿灯显示电路图如下：4.时间显示器控制电路A）计数器设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出限于实验室器材本人采用两个74LS161（同步计数器）完成计时器状态产生模块设计。其功能状态表如下：要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，

8、则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信