1 设计内容
在城镇街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，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。
设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下：
（1）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒。
（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
（3）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
选做扩展功能：
（4）十字路口有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间以秒为单位作减计数；（5）要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s内任意设定。
2设计要求
2.1 电路的工作原理
交通灯定时控制系统的原理框图如图2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一个工作状态的定时。
逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交通信号灯按要求方式点亮(一般经驱动电路去控制信号灯)。
2.2 设计逻辑控制电路
2.2.1 信号灯白天工作方式
某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。
交通信号灯白天工作顺序流程图：
图2 交通信号灯白天工作顺序流程图
注：t＝4S，黄灯亮时每秒闪动一次。
南北方向绿、黄、红灯分别用NSG、NSY、NSR表示，东西方向绿、黄、红灯分别用EWG、EWY、EWR表示。
从上述工作方式看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。
就某个方向而言，绿、黄、红灯亮的时间比为5：1：6。选时间单位（即CP）为4秒，则绿灯亮的时间为5×4＝20秒，黄灯亮的时间为1×4＝4秒，红灯亮的时间为6×4＝24秒。
2.2.2 夜间工作方式
南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。
综合上述要求，电路包括：秒脉冲（CP）发生电路、分频器（由秒脉冲得4秒脉冲）、时序逻辑电路、组合逻辑电路。建议用TTL集成电路实现上述各部分电路。
2.3 设计直流稳压电源电路
直流稳压电源的任务是为整体电路提供直流电源，故稳压电源电路的输出电压值和输出电流值应满足整体电路的需要。
直流稳压电源电路包括：降压、整流、滤波、稳压四个环节。要求对四个环节进行参数计算和器件选择。
3性能简介
该交通灯控制系统有白天和夜间两种工作模式：选择白天工作方式，东西（南北）方向绿灯亮20s，黄灯以一秒的频率闪烁4s，与此同时，南北（东西）方向红灯亮24s，切换到另一方向；选择夜间工作方式，东西南北方向黄灯每秒闪动一次，其他灯不亮。
4整体电路框图整体电路框图如下：
图3 电路整体框图
5各部分电路的设计
5.1 逻辑控制电路的设计
5.1.1 白天工作方式逻辑控制电路的设计
①时序逻辑控制电路
Ⅰ.方案论证
由于每个工作循环周期为12，所以可选用12进制计数器作为控制电路的核心。计数器可以用触发器组成，也可以用中规模集成计数器组成。应显示方式的要求建议用中规模移位寄存器组成扭环形12进制计数器。
移位寄存器推荐用TTL类型，8位串入并出一位寄存器74LS164。
Ⅱ.74LS164有关资料
ⅰ.引脚图
图4 74LS164 引脚图
ⅱ功能表
Q A0Q B0Q C0Q D0Q E0 Q F0Q G0 Q H0：分别为寄存器输出Q A Q B Q C Q D Q E Q F Q G Q H在指明稳态输入条件建立之前的电平。
Q An Q Bn Q Cn Q Dn Q En Q Fn Q Gn：分别为寄存器输出Q A Q B Q C Q D
Q E Q F Q G Q H在时钟最近出现上升沿之前的电平。
R：异步清零端，低电平有效。
D
A、B：串行输入端。当两个输入端任何一个或两个为低电平时禁止新数据输入，并在下一个时钟的上升沿输出移位，并将第一级（Q A）置为低电平。当两个均为高电平时，在下一个时钟的上升沿输出移位，并将第一级（Q A）置为高电平。
Ⅲ.应用电路
ⅰ.用74LS164组成的12进制扭环型计数器电路
图5 12进制扭环型计数器电路
ⅱ.12进制扭环型计数器真值表
② 组合逻辑电路
Ⅰ.真值表
根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。组合逻辑电路的真值表如下。
Ⅱ.表达式
由上表写出组合逻辑电路输出与输入的表达式，经化简得：
南北方向 东西方向 NSG ＝E Q F Q EWG=Q E Q F NSY ＝Q E F Q EWY ＝E Q Q F NSR ＝Q F EWR ＝F Q
利用表达式，将时序逻辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，通过门电路可以实现白天信号灯的逻辑控制电路。由上述表达式可以看出，组合逻辑电路用到两个非门，四个两输入与门。建议非门选用TTL 集成门74LS04，与门选用TTL 集成门74LS08。当然，以上仅是考虑白天工作方式时的情况。下面将介绍白天和夜间综合考虑的情况，综合考虑后，表达式需要修改，则门电路也需要作响应的修改。
黄灯点亮的按秒闪动，将在下面考虑。
5.1.2 白天和夜间综合考虑
按设计要求，夜间仅有南北和东西方向的黄灯点亮，而其它灯熄灭。为此，在夜间应使74LS164停止循环工作，即通过开关将164的D R 接地，使164的所有Q 端全部清零。白天D R 为高电平，164循环工作。由74LS164 组成的12进制扭环形计数器电路中的开关就是白天、夜间控制开关。
在夜间由于D R ＝0使164的所有Q 端清零后，会出现下述问题： ① NSG ＝E Q F Q ，由于Q 端均为低电平，则NSG 为高电平，即南北绿灯点亮，显然这是不允许的，所以NSG 的表达式需要修改；
② EWR ＝F Q ，由于Q 端均为低电平，则EWR 为高电平，即东西红灯点亮，显然这是不允许的，所以EWR 的表达式需要修改；
③ NSY ＝Q E F Q 、EWY ＝E Q Q F ，由于Q E 、Q F 均为低电平时，则NSY 、EWY 为低电平，即南北和东西方向的黄灯不能点亮，显然这是不允许的，所以NSY 、EWY 的表达式需要修改。
上述三个问题不符合信号灯的点亮要求。解决办法如下： ① 在夜间由于Q E ＝Q F ＝0使NSG ＝1的解决办法
令NSG ＝D R E Q F Q ，即将原两输入与门改为三输入与门。那么在夜间由于
D R ＝0，则NSG ＝0；在白天由于D R ＝1，则NSG ＝D R
E Q
F Q ＝E Q F Q ，即南北绿灯按白天工作方式点亮。
虽然EWG= Q E Q F ，在夜间Q E ＝Q F ＝0，则EWG=0，即不点亮。但为了对称，也将其表达式修改为EWG= D R Q E Q F 。
② 在夜间由于Q F ＝0，使EWR ＝F Q ＝1的解决办法
令EWR ＝D R F Q ，即将EWR 与F Q 之间的连线改为两输入与门。那么，在夜间由于D R ＝0，则EWR ＝0，即不能点亮；而在白天由于D R ＝1，则EWR ＝
D R F Q ＝F Q ，即东西方向红灯按白天工作方式点亮。
虽然NSR ＝Q F ，在夜间由于Q F ＝0，则NSR ＝0，即不点亮。但为了对称也
将其修改为NSR ＝D R Q F 。
③ 在夜间由于Q E ＝Q F ＝0，使NSY ＝Q E F Q 、EWY ＝E Q Q F 均为0的解决办法
使NSY ＝D R ＋Q E F Q ，EWY ＝D R ＋E Q Q F ，即将原来的两输入与门改为在与门之后再增加一级两输入或门，其一个输入端为D R ，即将D R 经过一级非门后作输入，另一个输入端为原来两输入与门的输出（Q E F Q 的输出或E Q Q F 的输出）。那么，在夜间由于D R ＝0，D R ＝1，则NSY=EWY=1，即点亮；而在白天由于D R ＝1，D R ＝0，则NSY ＝D R ＋Q E F Q ＝Q E F Q ，EWY ＝D R ＋E Q Q F ＝E Q Q F ，即各方向的黄灯按白天工作方式点亮。
5.1.3 黄灯点亮按秒闪动的设计
将上述修改后的黄灯的输出信号送入两输入与门的一个输入端，另一输入端输入秒脉冲信号，就可以实现黄灯点亮时按秒闪动。
5.1.4 逻辑控制原理电路、工作原理、器件选择
① 逻辑控制原理电路
由12进制扭环形计数器和修改后的组合逻辑控制电路的表达式，则 逻辑控制电路如下图所示。
② 工作原理
由逻辑控制电路设计部分可知，在白天工作方式下，D R ＝1，NSG ＝D R E Q F Q ，
NSR ＝D R Q F ，NSY ＝D R ＋Q E F Q ＝Q E F Q ，EWG= D R Q E Q F ，EWR ＝D R F Q ，EWY ＝D R ＋E Q Q F 。其中黄灯还需要通过秒脉冲实现闪烁的效果。在夜间工作方式下，D R ＝0，两个方向的黄灯在秒脉冲作用下闪烁，其它灯不会亮。 ③ 器件选择
非门选内有六单元非门74LS04一片，两输入与门选内有四单元芯片74LS08两片，两输入或门选内有四单元芯片74LS32一片，三输入或门选内有三单元芯片74LS11一片。
Ⅰ.74LS04有关资料 ⅰ.引脚图
图6 组合逻辑控制电路
图7 74LS04引脚图ⅱ真值表
Ⅱ.74LS08有关资料
ⅰ.引脚图
图8 74LS08引脚图ⅱ真值表
Ⅲ.74LS11有关资料
ⅰ.引脚图
图9 74LS11引脚图ⅱ真值表
Ⅳ.74LS32有关资料
ⅰ.引脚图
图10 74LS32引脚图ⅱ真值表
5.2 秒脉冲和4S脉冲产生电路的设计
5.2.1 秒脉冲发生器的设计
①方案论证
秒脉冲由秒脉冲振荡器产生。秒脉冲可以由高频石英晶体振荡器输出
经分频得出，也可以用与非门多谐振荡器得出，也可以用IC555组成的多谐振荡器得出。由于本设计对秒脉冲准确度要求不高，建议采用IC555多谐振荡器产生。
②由IC555组成的多谐振荡器电路
图11 多谐振荡器电路
C2为防止干扰信号的交流旁路电容，一般为0.01μF。振荡周期由R1、R2、C1决定，T＝（R1＋2R2）C1ln2。一般选定其中两个元件的数值，另一个的数
值通过计算得出。
③工作原理介绍
电源通过电阻R1、R2对电容C1充电，充到2/3Vcc后，电容通过555内置电路放电，放到1/3 Vcc后，重复上述过程。
④器件选择
集成555定时器引脚图
图12 555定时器引脚图
5.2.2 4S脉冲的产生的设计
①方案论证
4S脉冲是为74LS164提供的CP脉冲。从理论上讲，4S脉冲可以用
多谐振荡器来产生。为了使整体电路的脉冲协调一致，4S脉冲应将秒脉冲经过4分频器得出。因此，4S脉冲电路的设计实际上就是4分频器的设计。
②4分频器的设计
建议用74LS74实现4分频器。74LS74是内有两个D触发器的TTL集成电路，将每一触发器接成T 触发器，两级串联就实现4分频，即输入1S脉冲，输出4S脉冲。
③原理电路和工作原理介绍
图13 74LS74原理电路
由上述方案可知，采用74LS74芯片，当秒脉冲输入到两个D触发器中，实现4分频，相应周期变为原来的4倍，产生4s的脉冲。
④器件选择
74LS74有关资料
ⅰ.引脚图
ⅱ真值表
5.3 设计直流稳压电源电路
直流稳压电源的任务是为整体电路提供直流电源。故稳压电源电路的输出电压值和输出电流值应满足整体电路的需要。
直流稳压电源电路包括：降压、整流、滤波、稳压四个环节。 采用对220V 交流电降压、整流、电容滤波、集成稳压器稳压的方案。 直流稳压电源电路图如图7所示：
图15 直流稳压电源电路
图14 74LS74引脚图
6整体电路及工作原理介绍
6.1 整体电路图
图16 整体电路图
6.2 工作原理介绍
由集成555定时器连成多谐振荡器，通过电阻电容匹配产生秒脉冲。通过74LS74中的两个D触发器，对秒脉冲进行4分频，生成4s的脉冲。由于各信号灯的时间之比为5:1:6，用74LS164连成十二进制计数器，综合其使能端对各信号灯进行控制，各灯用发光二级管模拟。开关用来切换白天和夜间工作方式。
7 心得体会
对于这一次的收获，首先是自己独立处理焊接电路板的精神，其次仍然是自己发现问题解决问题的能力有所提升。还有就是对自己细心程度的提升。
通过此次交通灯的焊接与制作，我们将从书本上学到的知识应用于实践，再次巩固了我的动手能力，提高了我的思考能力。虽然设计过程中遇到了很多困难，但是在解决这些问题的过程无疑是对自身专业素质的提高。当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。此次的设计不仅增强了自己在专业设计方面的信息，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为以后的学习方向明确了重点。
8 材料单
参考资料
[1] 数字电子技术基础（第五版）————高等教育出版社,2005
[2] 童诗白主编，《模拟电子技术基础》，高等教育出版社，2006
[3] 付家才主编，《电子工程实践技术》，化学工业出版社，2004
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
2012年电子技术课程设计说明书题目：7 智能交通灯控制器的设计（A） 学生姓名：张鲜艳 学号： 0407 院（系）：电气与信息工程学院 专业：自动化 指导教师：辛登科 2012 年 12 月 4日
目录 74LS08、74LS32、74LS04简要说明....................... 错误!未定义书签。 CD4511简要说明....................................... 错误!未定义书签。 4 74HC190 简要说明................................... 错误!未定义书签。 5 元器件清单............................................. 错误!未定义书签。 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果）..................... 错误!未定义书签。 通电前检查........................................... 错误!未定义书签。 通电检查............................................. 错误!未定义书签。 按钮开关的检查................................... 错误!未定义书签。 CD45111模块的调试............................... 错误!未定义书签。 NE555单元电路的调试............................. 错误!未定义书签。 74LS04非门的调试................................. 错误!未定义书签。 74LS32非门的调试................................. 错误!未定义书签。 发光二极管的调试................................. 错误!未定义书签。 结果分析............................................. 错误!未定义书签。 7 小结：................................................. 错误!未定义书签。 8 设计体会及今后的改进意见............................... 错误!未定义书签。 体会................................................. 错误!未定义书签。 本方案特点及存在的问题............................... 错误!未定义书签。 改进意见............................................. 错误!未定义书签。
交通灯控制器的设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
电子设计自动化实训说明书 题目：交通灯控制器的设计 系部：信息与控制工程学院 专业：电子信息工程 班级： 06级1班 学生姓名: 朱清美学号: 015 指导教师:张建军 2009年12月21日 目录 1摘要............................................................... 2设计任务与要求..................................................... 3设计原理及框图..................................................... 4单元电路设计及仿真调试............................................. 状态控制器的设计................................................ 状态译码器设计及仿真调试........................................ 定时系统设计及仿真调试.......................................... 秒脉冲发生器设计................................................ 5个人总结 (14) 6参考文献........................................................... 1摘要： 分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。关键词：交通控制交通灯时间发生器定时器1 引言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
课程名称单片机原理及应用课程设计 摘要 本文介绍了一个基于MCS-51及PROTEUS的十字路口交通灯控制系统的设计与仿真，通过对现实路况交通灯的分析研究，理解交通控制系统的实现方法。 十字路口交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下禁止普通车辆，而让紧急车辆优先通行。本文还对MCS-51单片机的结构特点和重要引脚功能进行了介绍，同时对智能交通灯控制系统的设计进行了详细的分析。最后介绍了PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法，利用Proteus 软件对交通灯控制系统进行了仿真，仿真结果表明系统工作性能良好。 关键字：单片机，proteus仿真，中断，十字路口交通灯控制系统
前言 1，十字路口的交通控制系统指挥着人和各种车辆的安全运行，对交叉口实行科学的管理与控制是交通控制工程的重要研究课题，是保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力的重要措施，是解决城市交通问题的有效途径。交通灯信号灯的出现是人类历史上的一次重大改革，使人类的聚居生活，产生了深远的影响。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。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。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。 2，此十字路口交通灯控制系统，分东西道和南北道，设东西道为A道，南北道为B 道。规定：A道放行时间为2分钟，B道放行1.5分钟；绿灯放行，红灯停止；绿灯转红灯时，黄灯亮2秒钟；若有紧急车辆要求通过时，此系统应能禁止普通车辆，而让紧急车辆通过。 3，应用单片机实现对交通灯的控制，在十字路口用红，黄，绿的指示灯，加上四个以倒计时显示的数码管来控制交通。考虑到紧急车辆，设计紧急车辆开关。
南京师范大学中北学院
毕业设计（论文）开题报告
（ 10 届）
题 目： 基于 PLC 智能交通灯控制系统设计
专 业： 电气工程及其自动化
姓 名： xxx 学 号： xxx
指导教师： xxx 职 称：
填写日期：
2014 年 2 月 20 日
南京师范大学中北学院教务处 制
开题报告填写要求
1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格
审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业 设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及院、系审查 后生效；
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计 的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在 其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；
3．有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408—94《数 据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一 律用阿拉伯数字书写。如“2011 年 4 月 26 日”或“2011-04-26”。
4．院系审查意见栏签章：自办专业盖中北学院教学院长签名章、 中北学院公章，非自办专业盖联办二级学院教学院长签名章、联办 二级学院公章。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．本课题的目的及研究意义：
随着我国交通事业的迅速发展，各种公交、运输汽车、私家车等车的急速增加，使 得城市道路交通日益堵塞，交通在许多城市已经成为“瓶颈”问题。因此，提高城市路 网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。
虽然各城市已在十字路口设置了交通灯，对交通进行了有效的疏通，但是随着社会、 经济的快速发展，原先的交通灯控制系统已经不能适应现在日益繁忙的交通状况。如何 改善交通灯控制系统，使其适应现在的交通状况，成为研究的课题。
传统的十字路口交通控制灯，通常的做法是：事先进行车流量的调查，运用统计的 方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。然而，实际上车辆流量的变化往往是不确定 的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。即使是经过长期运行、较适用的 方案，仍然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等 候通过。可见，统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状，更为现实的需要是：能有 一种能够根据车流量变化适时调节的交通灯控制系统。
我所要研究的就是基于 PLC 的智能交通灯控制系统。智能交通系统（ITS—— Intelligent Transport Systems）ITS 是一个跨学科、信息化、系统化的综合研究体系， 其主要内容是：将先进的人工智能技术、自动控制技术、计算机技术、信息与通讯技术 及电子传感技术等有效的集成，并应用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围 内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。由于交通系统具 有较强的非线性、模糊性和不确定性，是一个典型的分布式非线性系统，而且具有多种 信息来源、多传感器的特点，用传统的理论与方法很难对其进行有效的控制。把先进的 智能控制技术、信息融合技术、智能信息处理技术与交通管理技术结合起来，代表着城 市交通信号控制系统发展的方向。
智能交通的发展是现代社会经济发展的客观要求，交通运输是国民经济和现代社会 发展的基础。由于现代社会城市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济的一 体化进程加快、个人旅行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，智能交 通便成为现代社会经济发展的客观要求。
单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
长安大学 电子技术课程设计 题目简易交通信号灯控制器 班级 姓名黄红涛指导教师温 凯歌 日期 前言 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。有了交通灯之后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。尤其是近几年来，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。 因此，在本次课题为简易交通灯的课程设计中，通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换的方法，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。
本设计分为两个部分：第一部分是由定时器、时钟脉冲驱动和控制器组成的秒脉冲信号发生装置；第二部分是有译码器、发光二极管和数码管组成的交通信号灯以及时间显示装置。各部分采用分模块设计，正文中详细介绍了各模块的功能和原理。 为了完成本次设计，参阅了大量的资料，包括所用到的芯片的详细中英文资料。搜集和查阅资料是一个漫长但是非常重要的过程，获取各模块电路原理，然后经过讨论比较，结合课题要求，确定出一套最合适的方案。小组人员花费几天时间，通过图书馆和上网查阅资料，分别查阅到相应资料。经过商讨，结合现有资料，制定基本框架，并基本定出电路图。在MULTISIM软件里进行电路仿真，来验证电路的正确性。通过仿真来验证实验原理和电路的正确性。在整个过程中，充分发挥主观能动性，将平时所学的理论知识和实际相结合，往往理论可行的东西，实际并不一定能出现结果，这就是我们需要解决的问题，通过问老师或者查资料来分析解决问题。最后确定仿真没有错误后，汇总电路图。 本设计分为两大部分，交通信号灯以及译码显示电路（时间显示）部分由黄红涛同学和韩白雨同学负责主导设计；秒脉冲信号发生以及控制部分由任永刚同学负责，最后进过整合后得到完整系统。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次课程设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 黄红涛 2010年12月29日 目录 前言 (2)
题目______ ＿____＿_____ 班级＿＿_ _＿＿＿__＿_____＿ 学号_______ _____＿_______ 姓名______＿___ ____＿_____＿_＿＿ 指导＿__＿___ ＿ _＿＿_＿__＿___＿＿_ 时间＿＿_ _________＿__
电子技术课程设计任务书
目录 1、总体方案与原理说 明．.. .．．．. ．. . . ．. ．. . ．. .. .．. . . ．．. ．．.. .. . . . ．．. . . ．. . ．１ 2、C l o cｋ的分频电 路. . .. . . ．．. . ．. ．.．.. . ．. ．．. ．. . . . . ．. . . .．．.2 3、数码管显示电 路. . . . ．．. ．．.. ．. . ．. . . . .. . ．. .. . . .．．.．．. . .. ３ 4、主控制电 路. . . ．. .. . ．. .. . ．.. . .... ．. . ．. . . . . . . . . . .. ．. ．4 5、交通灯显示电 路. . ．．. . .．..．. . .．. ．．．．．. . . . . . . . .. .
．...．.．．.．.．.５6、总体电路原理相关说 明. ．. . . .. . . . ．. . ．. . . . . . . ．. ．.．... . . .. .6 7、总体电路原理 图．..．. . ．. ．. ．... . ..．．. . .．. . . ．. . ．....． (7) 8、元件清 单. . . . ．. . . . ．. .．. . ．..．.. . . . . . . . .. . . . . .．. . . . . ．8 参考文献. .. .. .. ．．. . .. ．. . . ．．. .. . ．.. . . . ．. . ．. . . . .. ．.. ．．. . ．．．. . ．.．．.. ..．．９ 设计心得体 会. . . . . .. . . . ．. ... . . .．.. ．．. ... ．. ．．．．. ．. . . . . . . . ... . ．.. .．. .．10
实验三交通灯控制器的设计与实现 一、实验目的 1）了解交通灯管理的基本工作原理。 2）熟悉计数器/定时器的工作方式及应用编程。 3）掌握多位LED显示的方法。 二、实验内容 设计一个用于十字路口的交通灯控制器。 基本要求： 东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为25s，5s，20s。当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。 三、实验学时：6学时 四、实验步骤 1. 根据实验要求作预习报告。 2. 根据实验需求，进行程序的设计。 3. 根据以前设计的经验，反复调试程序。 4. 调试通过，下载到FPGA开发板上进行实践调试。 5. 完成整个过程，写实验报告。 附：有关管脚配置参看前6次实验的实验指导书 五、实验要求： 实验报告应包含实验目的、实验原理，分析与设计思路，实验程序，对应变量的管脚配置表，实验结果，实验总结。其中具体要求为： 1）程序实现模块化设计，写出设计思路，认真标注代码注释；
2）达到正确地运行结果； 3）实验中出现的问题进行详细总结。 六．实验原理 八段数码显示管的原理，Verilog 程序设计原理，实际情况中交通灯的原理。 七．分析与设计思路 题目要求是东西和南北方向各有一组红、黄、绿灯用于指挥交通，红、黄、绿的持续时间分别为25s，5s，20s。当有紧急情况（如消防车）时，两个方向均为红灯亮，计时停止，当特殊情况结束后，控制器恢复原来状态，正常工作。一组数码管，以倒计时方式显示两个方向允许通行或禁止通行的时间。 根据要求，我们可以有这样的思路： 1. 首先，紧急情况时候，必须两个走向的道路都是红灯。 2. 其次，正常情况下，两个走向的道路必须有一个且只有一个是亮红灯的。 3. 再者，正常情况下，若一条道路亮红灯时，另一条道路必须是绿灯，或者 是黄灯。 除此之外，关于八段数码显示管的显示，我们先采用片选信号选出，然后对这个已选出的数码管进行段选来让它显示指定的数字。 综上所述，同时考虑到时间问题。可以表述如下： 紧急情况时，我们按下路灯控制按钮，让两条道路的红灯同时点亮。 正常情况时，东西走向的道路的红灯亮的同时从25s倒计时，与此同时，南北走向的道路的黄灯亮同时从5s倒计时。当红灯倒计时至20s时，南北走向的道路的黄灯灭绿灯开始从20s倒计时。当两条道路的灯同时到 达0时，两灯同时灭并点亮南北走向道路的红灯从25s倒计时，与此同 时，点亮东西走向的黄灯并从5s开始倒计时，当南北走向的道路的红灯 倒计时至0s时，东西走向的黄灯灭绿灯亮，同时从20s开始倒计时。如此往复循环，就是一个十字路口的交通灯的原理。 八．实验程序 module jiaotongdeng(clk,ji,R,D,L,cs); input clk,ji; output R,L,D,cs; reg tick;
本科课程设计报告 单片机课程设计报告交通灯控制系统设计
摘要 本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。 本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。 对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。
目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)
2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计 班级1006402 指导教师涂立旎 学生人数___ _3__ ___ 设计份数 1 2011年12月23日
城市交通灯控制系统设计报告 1006402-42 流溪 1006402-24钱升 1006402-06毛运鹏 一．设计时间 2012年12月19日——2011年12月23日 二．设计地点 一实验楼401机房 三．设计小组及成员分工 1006402-42 流溪（组长，编写及调试程序） 1006402-24 钱升（负责设计报告的书写及资料整理） 1006402-06 毛运鹏（原理图、流程图设计） 四．指导老师 涂立老师，旎老师 五．设计题目 基于51型单片机的城市交通灯控制系统 六．设计容及目标 1.该交通灯系统的设计容 本设计是基于AT89S51单片机的十字路口交通灯控制系统，利用6个发光二极管模拟交通灯。按照时间控制原则，利用并行接口和定时器，采用时间中断方式设计一套十字路口的交通灯管理系统，通行时间（或禁止时间）30秒，准备时间3秒，在准备时间里黄灯闪烁3次，闪烁频率为0.5秒，周而复始。 2.该交通灯系统的设计目标 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。本设计将各任务进行细分包装，使各任务保持相对独立；能有效改善程序结构，便于模块化处理，使程序的可读性、可维护性和可移植性都得到进一步的提高。
七．流程图与原理图及部分说明 1.程序流程图如图1所示： 图1. 程序流程图 2.主程序流程图步骤说明： （1）东西方向车道红灯亮，南北方向车道绿灯亮。表示东西方向车道上的车辆禁止通行，南北方向车道允许通行。绿灯亮足规定的时间隔时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。
目录 一、设计任务和基本要求 (3) 二、实验原理 (3) 三、交通灯电路设计 (5) 四、交通灯的仿真结果图 (14) 五、交通灯的仿真总电路图 (15) 六、元器件清单 (16) 七、收获与体会 (17) 八、参考文献 (17)
一．设计任务和基本要求 （一）设计任务 设计一个十字路口交通灯信号控制器。 （二）基本要求 由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红绿黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮提醒司机将行驶中的车辆停靠在禁止线之外。 ①定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒 ②每次由绿灯变红灯时，应有5秒黄灯作为过渡 ③分别用红黄绿色发光二极管表示信号灯 ④设计计时显示电路 二．实验原理 交通信号灯自动定时控制器用中小规模数字集成电路实现非常方便，而且便于在multisim内进行仿真实验。利用计算机和Multisim仿真软件将使系统的分析过程大大简化，而且更加直观。 设系统工作的十字路口由主、支两条干道构成，4路口均设红、黄、绿三色信号灯和用于计时的2位由数码管显示的十进制计数器，其示意图如图1所示。
图1 十字路口交通信号灯控制示意图 根据交通规则，交通信号灯自动定时控制器所需实现的功能如下： (1)主、支干道交替通行。 (2)每次绿灯换红灯前，黄灯先亮较短时间用以等待十字路口内滞留车辆通过。 (3)主支干道通行时间和黄灯亮的时间均可由同一计数器按减计数方式计数(零状态瞬间进行状态的转换，视为无效态)。 (4)在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换(换灯)。 (5)计数器的状态由Multisim显示器件库中的带译码器七段数码管显示，红、黄、绿三色信号灯由Multisim显示器件库中的指示灯模拟。 1．系统工作流程图 设主干道通行时间为45S，支干道通行时间为25S，主、支干道黄灯亮的时间均为5S。系统工作流程图如图2所示。
江苏师范大学物电学院课程设计报告 课程名称：单片机课程实训 题目：智能交通灯系统 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 日期： 指导教师：
说明： 1、报告中的第一、二、三项由学生在课程设计开始前填写，由指导教师指 导并确认签字。 2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩，并 填写成绩评定表。 3、所有学生必须参加课程设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律 按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。答辩后学生根据答辩情况填写答辩记录表。 4、报告正文字数一般应不少于3000字，也可由指导教师根据本门课程设 计的情况另行规定。 5、平时表现成绩低于6分的学生，取消答辩资格，其该课程设计成绩按不 及格处理。 6、课程设计完成后，由指导教师根据完成情况写出总结。 7、此表格式为江苏师范大学物理与电子工程学院提供的基本格式，指导教 师可根据本门课程设计的特点及内容做适当的调整。
一、课程设计目的、任务和内容要求： 通过该课程设计使学生进一步了解和加深智能化仪器设计的一般原则；熟练掌握智能化仪器与装置的软、硬件设计方法；掌握仪器的软件调试及软硬件联合统调方法与技能。掌握仪器的接口技术和程控方法；熟练掌握仪表总线的工作原理、设计步骤、编程及调试；掌握C设计软件的编程与调试方法；掌握网络化仪器设计编程与调试方法。 本课程设计的任务就是设计一个智能交通灯系统。鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。 具体设计任务如下： 1．熟悉QG8芯片与ISD语音模块的工作原理； 2．写出智能交通灯系统的设计方案； 3．用硬件加以实现； 4．写课程设计报告。 设计要求： 1.数码管显示倒计时，且时间可调； 2.红绿灯亮时间与数码管一致； 3.红灯亮时对应语音模块提示； 4.绿灯亮时对应语音模块提示。