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课程设计题目：班级：姓名：指导老师：年月日摘要本设计是在掌握了单片机及其仿真系统使用方法基础上，综合应用数字电子技术原理、微机原理等课程方面的知识，设计一个采用74LS系列器件来控制的交通灯控制电路。
该设计结合实际情况给出了一种简单，低成本城市交通灯控制系统的硬件及软件设计方案、各个路口交通灯的状态循环显示。
硬件的设计采用74LS系列器件为核心器件。
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。
十字路口的交通灯在工作时应具有如下特点:红灯表示该条道路禁止通行；黄灯表示该条道路上未过停车线的车辆禁止通行，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。
本设计利用单片机控制可以实现以下功能：（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。
时间为25秒。
（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。
（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行，行人禁止；南北方向为红灯，车辆禁止通过，行人通行。
时间为20秒。
来实现整个交通次序。
关键字:交通灯红.黄.绿.灯74LS系列器件、555定时器目录引言 (4)第一章概述 (5)第二章系统设计及要求 (6)2.1设计目的 (6)2.2 设计要求 (6)第三章交通灯设计原理 (7)第四章交通灯的硬件设计 (10)4.1时序脉冲产生和分频电路设计 (10)4.1.1 555芯片的引脚说明及工作原理 (10)4.1.2 74LS04芯片的引脚说明及工作原理 (12)4.1.3 时序脉冲产生和分频电路原理图 (13)4.2 交通灯系统倒计时计数电路设计 (13)4.2.1 74LS192芯片的引脚说明及功能 (13)4.2.2 倒计时计数电路的原理图 (15)4.3 交通灯系统状态控制电路设计 (15)4.3.1 74LS194芯片的引脚说明及功能 (15)4.3.2 74LS32芯片的引脚说明及功能 (17)4.4 交通灯系统显示电路设计 (18)4.4.1 74LS48芯片的引脚说明及功能 (18)4.4.2 交通灯系统显示电路原理图 (20)第五章交通灯系统调试 (21)5.1 整个交通灯控制系统的总电路仿真 (21)5.2 交通灯控制系统的各部分电路分析 (22)5.2.1 交通灯系统计时器显示电路仿真 (22)5.2.2交通灯系统控制电路仿真 (22)5.2.3交通灯系统定时电路仿真 (23)5.2.4交通灯系统时序电路仿真 (24)第六章总结 (25)参考文献 (26)引言当今，红绿灯安装在各个道路口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。
WORD格式整理目录1.项目要求 (1)1.1十字路口红绿灯PLC控制系统的构成 (1)1.2控制功能分析 (1)2.总体方案设计 (2)3．硬件电路图 (3)4．PLC的I/O控制点分配 (4)5．软件编制 (5)5.1PLC控制程序流程图如下： (5)5.2 PLC软件编制 (5)5.3组态王界面设计 (6)7软件调试 (7)7.1PLC及组态王的调试 (7)7.2组态实时监控 (7)7.3测试结果分析 (9)8.心得体会 (9)附录 PLC控制程序 (10)十字路口红绿灯PLC控制1.项目要求1.1 十字路口红绿灯PLC控制系统的构成十字路口交通信号灯通常设置红、绿和黄三种颜色，但是有的路口仅设置红、绿两种，如果采用PLC控制则可少用两个控制点。
现有一个十字路口，东西和南北方向每个路口都设有红色和绿色指挥信号灯，其示意图如下：图1-1十字路口交通信号灯示意图1.2控制功能分析1.2.1 工作过程（1）接通启动开关后，信号灯系统开始工作，且以南北方向红灯先亮、东西方向绿灯才亮作为初始状态。
当断开启动开关时，全部信号灯熄灭。
（2）南北绿灯东西绿灯不能同时亮，否则系统自动熄灭信号灯并报警。
（3） 南北红灯持续25s ，与此同时东西绿灯亮维持20s ，然后闪烁3s 后熄灭。
接着东西黄灯亮2s ，然后南北绿灯亮。
（4） 东西红灯持续亮30s ，同时南北绿灯亮25s ，然后闪亮3s 后熄灭。
接着南北黄灯又亮2s ，然后东西绿灯亮。
南北和东西的信号灯，就这样按控制要求周而复始的进行工作。
1.2.2 控制要求要求采用PLC 作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。
（1）. 控制系统应有电路联锁和保护功能。
（2）. 操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。
（3）. 检测、控制信号要准确，安全、可靠。
1.2.3 硬件设计根据控制要求，主控设备选用PLC ，信号灯采用红、黄、绿灯泡（各4个），启动采用单刀开关实现。
红绿灯控制系统原理
红绿灯控制系统是一种交通信号灯系统，用于管理道路上的车辆和行人流量。
其原理是通过灯光信号的变化，指示交通参与者在道路交叉口或路口如何行驶。
红绿灯控制系统一般由三个颜色的灯，即红灯、绿灯和黄灯组成。
在红绿灯控制系统中，红灯通常表示停止，绿灯表示行驶，黄灯表示准备停止。
交通信号灯通过周期性地改变颜色来控制车辆和行人的流动。
这个周期一般设定为几十秒到几分钟不等，以便交通参与者可以根据灯光的变化做出相应的动作。
红绿灯控制系统的原理是基于以下几个方面：
1. 安全性：红绿灯系统的首要目标是确保交通参与者的安全。
通过给予红灯信号，可以使车辆和行人停止行驶，防止交叉口或路口发生交通事故。
2. 交通流量控制：红绿灯系统能够对车辆和行人的流量进行有效的调控。
通过设置一定的信号周期和不同灯光的持续时间，可以合理地安排交通参与者的行驶顺序，优化交通流量。
3. 车辆和行人优先权的平衡：红绿灯控制系统还考虑到不同交通参与者之间的优先权平衡。
根据需求和道路情况，系统会设置不同灯光的持续时间，以确保车辆和行人能够公平地共享道路资源。
红绿灯控制系统通常由中央控制器和交通信号灯组成。
中央控
制器根据设定的程序和算法，控制信号灯的显示。
交通信号灯则通过灯泡或LED灯等发光装置将不同颜色的信号显示给交通参与者。
红绿灯控制系统在道路交通管理中发挥着重要作用。
它通过合理地控制车辆和行人的行动，提高道路交通安全性和效率，减少交通拥堵，促进交通流动。
红绿灯工作原理红绿灯是交通管理中非常重要的设施，它通过红、绿、黄三种颜色的信号来控制车辆和行人的通行。
红绿灯的工作原理是通过电子控制系统来实现的，下面将详细介绍红绿灯的工作原理。
红绿灯的工作原理主要包括信号控制、时间控制和流量控制三个方面。
首先是信号控制。
红绿灯通过红、绿、黄三种颜色的信号来指示车辆和行人的通行状态。
红灯表示停车，绿灯表示行驶，黄灯表示即将变红或即将变绿。
信号控制是通过电子控制系统来实现的，这个系统包括了信号灯、感应器和控制器。
信号灯是红绿灯的外观部分，感应器可以感知车辆和行人的存在，控制器则负责控制信号的切换。
其次是时间控制。
红绿灯的时间控制是根据交通流量和道路情况来设定的。
不同的路口和不同时段的交通流量是不同的，因此需要根据实际情况来设置红绿灯的时间。
时间控制一般分为固定时间控制和感应控制两种方式。
固定时间控制是根据交通流量和道路情况设定一个固定的时间来控制红绿灯的切换，而感应控制是通过感应器来感知交通流量和道路情况，根据实时情况来动态调整红绿灯的时间。
最后是流量控制。
红绿灯的流量控制是为了保证交通流畅和安全。
在高峰时段，交通流量较大，需要增加绿灯时间来提高通过能力；而在低峰时段，交通流量较小，可以适当减少绿灯时间来节约能源。
流量控制还包括对不同方向车辆的优先处理，例如对主干道的车辆给予优先通行权。
流量控制需要根据交通流量和道路情况来进行调整，以确保交通的顺畅和安全。
总结起来，红绿灯的工作原理主要包括信号控制、时间控制和流量控制三个方面。
通过电子控制系统来实现信号的切换，根据交通流量和道路情况来设定红绿灯的时间，以及根据交通流量和道路情况来进行流量控制。
红绿灯的工作原理是为了保证交通的顺畅和安全，减少交通事故的发生。
十字路口红绿灯图解在现代交通中，十字路口是交通流量最密集的地方之一。
为了保障交通安全和顺畅通行，红绿灯被广泛应用于各个十字路口。
红绿灯通过不同颜色的信号灯进行控制，指示车辆和行人何时可以通过十字路口。
在本文中，我们将通过文字图解的方式详细解释十字路口红绿灯的工作原理。
一、红绿灯的基本结构红绿灯通常由三盏灯组成，分别为红灯、黄灯和绿灯。
红灯通常放在最上面，黄灯放在中间，绿灯放在最下面。
这三盏灯通过信号控制器进行切换。
二、红灯当红灯亮起时，意味着车辆和行人需要停下来等待。
在红灯亮起期间，十字路口的其他方向的车辆和行人将获得通过的权利。
红灯的亮起时间通常是固定的，以确保交通的有序进行。
三、黄灯当黄灯亮起时，表示即将从绿灯切换为红灯，意味着车辆和行人需要做好准备停下来等待。
黄灯的亮起时间通常较短，为了给车辆准备停下来的时间。
四、绿灯当绿灯亮起时，表示车辆和行人可以通过十字路口。
绿灯通常持续的时间较长，以确保十字路口交通流量的顺畅。
五、特殊情况 - 黄闪灯在某些情况下，十字路口的信号灯可能会设置为黄闪灯模式。
黄闪灯模式下，黄灯会以黄闪的方式亮起，红灯和绿灯则不亮。
这时，车辆和行人需要注意慢慢通过十字路口，并确保安全。
六、信号控制器的工作原理信号控制器是红绿灯的核心部件。
它通过计时器或者交通流量感应器来控制红绿灯的切换。
在计时器控制下，红绿灯的切换时间是固定的，不受具体交通情况的影响。
而在交通流量感应器控制下，信号控制器可以根据交通流量的变化灵活调整红绿灯的切换时间，以适应不同时间段的交通需求。
七、红绿灯对交通的作用红绿灯在十字路口的交通管制中起到了至关重要的作用。
它可以避免交叉流量的冲突，确保车辆和行人的交通安全。
红绿灯的引入，使得十字路口的交通更加有序、高效，有效地减少了交通事故的发生。
总结：红绿灯的图解为我们提供了一种容易理解和遵守交通规则的方式。
通过红绿灯的切换，车辆和行人可以更好地进行交通规划和协调。
课 程 设 计2015 年 7 月 30 日设计题目学 号 专业班级 学生姓名指导教师十字路口自动红绿灯指挥系统目录一、主要指标及要求 (1)二、方案选择 (1)三、工作原理分析 (1)四、单元模块设计及分析 (2)4.1时钟信号脉冲发生器设计 (2)4.2定时器设计 (4)4.3 延时电路设计 (5)4.4状态转换电路设计 (6)4.5置数组合逻辑设计 (7)五、总电路图 (9)六、设计心得 (9)七、参考文献 (10)十字路口自动红绿灯指挥系统班级：指导老师:学生：学号：一、主要指标及要求1.自动完成绿－黄－红－绿－……工作循环；2.每种信号灯亮的时间不等，如：绿灯亮20秒－黄灯亮5秒－红灯亮15秒，如此循环；3.用倒计时的方法，数字显示当前信号的剩余时间，提醒行人和司机；4．(*) 信号灯的时间分别可调，以适应不同路口，不同路段交通流量的需求。
二、方案选择三、工作原理分析本电路分为五个模块，即时钟信号脉冲发生器、定时器、延时电路、状态转换电路、置数组合逻辑电路。
其中由555定时器组成的时钟信号脉冲发生器为由两片74LS192计数器组成的定时器电路提供1Hz的脉冲信号，使计时器能够正常计数。
由三片双四选一数据选择器组成的置数组合逻辑电路分别为计数器置19s、4s、14s和0s等不同的数。
当计数归零时，计数器的溢出信号使双D触发器的状态发生跳转，同时控制着绿黄红灯的亮灭，使得绿黄红灯亮时，定时器分别置19s、4s、14s。
延时电路起到延时作用，当计数器计数归零时，溢出信号通过延时电路先使触发器状态发生翻转，再加载LD信号，使计数器置一个新数。
四、单元模块设计及分析4.1时钟信号脉冲发生器时钟信号脉冲发生器选用555定时器主要用来产生秒脉冲信号。
脉冲信号的频率可调，所以可以采用555组成多谐振荡器，其输出脉冲作为下一级的时钟信号。
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA。
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
555定时器构成多谐振荡器，组成信号产生电路接通电源后，VCC通过电阻R1、R2给电容C充电，充电时间常数为（R1+R2），电容上的电压vC按指数规律上升，当上升到VREF1=2VCC/3时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，RS=10，触发器被复位，放电管T28导通，此时v0输出低电平，电容C开始通过R2放电，放电时间常数约为R2C，vC下降，当下降到VREF2=VCC/3时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，RS=01，触发器被置位，放电管T28截止，v0输出高电平，电容C又开始充电，当vC上升到时VREF1=2VCC/3，触发器又开始翻转。
如此周而复始，输出矩形脉冲。
其电路原理图如下：电路的振荡周期为：2ln )2(2121C R R T T T +=+= 振荡频率为=f CR R C R R T )2(43.12ln )2(112121+≈+= 脉冲的占空比为： 212112R R R R T T q ++==要产生1Hz 的脉冲信号，选取电路参数Ω==k R R 1021，F C μ471=，F C μ01.02=，代入公式得：s T Hz f 1,1≈≈。
下图是输出端out 接示波器后的仿真波形图：4.2定时器定时器选用可逆计数器74192，置数组合逻辑为定时器提供19、4、14秒的定时信号分别控制控制器状态的转换，当倒计数到零时，计数器产生的回零信号0B 提供给双D 触发器的CLK 端，使触发器翻转，从而使不同颜色交通灯状态发生跳转。
计数器由两片74192构成，由双D 触发器的输出Q 1Q 0决定预置时间，Q 1Q 0=00时，预置时间为19秒，Q 1Q 0=01时，预置时间为4秒，Q 1Q 0=10时，预置时间为14秒,Q1Q0为11时，预置时间为0。
第一片74192控制十位数字，第二片74192控制个位数字，由于进行的是减法计数，所以CLK 端接地，两个LD 端和两个CP U 端均接高电平，低位的CP D 端接555定时器的输出脉冲信号，每当上升沿到来时，计数器记一次数；低位的0B 端与高位的CP D 端相连，当低位的计数器计到零时，高位计数器开始计数。
当最高位的Q D 计到零时，将它与LD 端通过一个非门相连，使LD 端变为高电平，从而重新计数。
定时器选用的是74LS192,74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能,其引脚排列图及功能表如下：74LS192功能表R LD CP U CP D 功能 H X X X 复位 LL X X 预置 L H ↑ H 加计数 LHH↑减计数192 为可预置的十进制同步加/ 减计数器， 共有54192/74192，54LS192/74LS192 两种线路结构形式。
其主要电特性的典型值如下：192 的清除端是异步的。
当清除端（LR ）为高电平时，不管时钟端（CPD 、CPU ）状态如何，即可完成清除功能。
192 的预置是异步的。
当置入控制端（LD ）为低电平时，不管时钟CP 的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（A ～D ）相一致的状态。
192 的计数是同步的，靠CPD 、CPU 同时加在4 个触发器上而实现。
在CPD 、CPU 上升沿作用下Q0～Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当进行加计数或减计数时可分别利用CPD 或CPU ，此时另一个时钟应为高电平。
4.3延时电路倒计时归零后，必须先使双D 触发器的状态发生翻转，然后才能发出LD 信号，使计数器重新计数，所以必须让溢出信号0B 通过一个延时电路输出给LD ，用可调的RC 延时电路，既方便又简单。
具体电路如下：12346751513121091114Vcc GND16874LS192可逆双时钟BCD计数器Q CQ AQ BQ D BA C DRLD BO COCP DCP U4.4状态转换电路由于有绿黄红三种状态，所以状态转换电路选用双D 触发器，第一个触发器的CLK 端接时钟信号，第二个触发器的CLK 端接第一个触发器的Q 端，当上升沿到来时，触发触发器的状态翻转一次，但双D 触发器总共有4种状态：00、01、10和11，其中00、01和10状态分别控制绿灯、黄灯和红灯，将11状态设置为绿黄红灯全灭，且置0秒，状态转换表如下：灯 状态 次态要置的数十位 个位 Q 1Q 0Q 1*Q 0*D 1 C 1 B 1 A 1 D 0 C 0 B 0 A 0 绿G 0 0 0 1 19 0 0 0 1 1 0 0 1 黄Y 0 1 1 0 4 0 0 0 0 0 1 0 0 红R 1 0 1 1 14 0 0 0 1 0 1 0 0 11由状态转换表可设计出控制绿黄红灯亮灭的组合逻辑电路，其方程如下：G=*1Q *0Q Y=*1Q *0Q R=*1Q *0Q触发器次态*1Q *0Q 或*1Q *0Q 通过7408与门芯片和500 限流电阻与分别于红黄绿小灯相连，触发器的1Q 0Q 端分别于置数组合逻辑的AB 端相连，当1Q 0Q 为00，*1Q *0Q 为01时，绿灯亮，且置19秒；当1Q 0Q 为01，*1Q *0Q 为10时，黄灯亮，且置4秒；当1Q 0Q 为10，*1Q *0Q 为11时，红灯亮，且置14秒；当1Q 0Q 为11，*1Q *0Q 为00时，绿黄红灯全灭，且置0秒。
双D 触发器74LS74及四二输入与门7408的芯片引脚图如下：状态转换电路如下：4.5置数组合逻辑置数组合逻辑选用三片双4选1数据选择器74LS153，其中第一片74LS153的1Y端接高位74LS192的A端，控制十位数字；第二片74LS153的1Y和2Y和第三片74LS153的1Y和2Y分别接低位74LS192的A、B、C、D端，控制个位数字，三片74LS153的A、B端连在一起，并分别与两个触发器的Q端相连，每当触发器的状态翻转一次，就置一个新的数，置数组合逻辑真值表如下：灯状态次态要置的数十位个位Q1QQ1*Q*D1C1B1A1D0C0B0A0绿G 0 0 0 1 19 0 0 0 1 1 0 0 1 黄Y 0 1 1 0 4 0 0 0 0 0 1 0 0 红R 1 0 1 1 14 0 0 0 1 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0置数组合逻辑电路图如下：双4选1数据选择器引脚图如下：五、总电路图六、设计心得对于此次课程设计，总的来说，我们成功了。
我们小组三个人绞尽脑汁，同心协力，共同完成了我们的课程设计。
我们的设计共分设计仿真电路和实际电路搭建两部分。
在设计仿真电路的过程中，我们采取一部分一部分的分析，查阅各种资料，参考了许多相关书籍，可是还是遇上了不少困难，我们不仅要搞清楚各种芯片的使用方法，还要考虑它们之间的连接能达到什么功能，为了实现仿真，我们废寝忘食，我们通过在草稿纸上画真值表、卡诺图以及状态转换图等来将功能要求表示清楚，更加直观方便。
在最后连好总电路图仿真的时候，基本功能可以实现了，就是绿红黄按相应要求跳转后，第四个空状态不能置零，总是置成四秒，我们经过讨论后加上了延时电路，然后电路就正常了，仿真电路就此完成。
在实际电路搭建的时候碰到的问题就更多了，由于电路连线较多，很容易连错，再加上实验电路箱和面包板以及芯片和线路接触不良等问题，我们小心翼翼的连好了各部分电路，将各部分分开调试，发现计数器的数码显示管总是每隔2倒计时计数，而且计数不稳定，我们仔细的检查了电路连线，发现没有错误，我们就怀疑是面包板的问题，所以我们换了面包板后，计数器就正常了，但是我们调试了每个模块都没有发现错误，把整个电路连起来功能总是实现不了，我们很是焦急，曾有放弃的想法，但是我们想了一会，决定换实验箱，将总的电路重新连了一遍，可是这一次各个模块的功能都实现不了了，我们就立刻崩溃了，眼看好多同学已经完成了，我们还看不到黎明的曙光在哪里，顿时感觉成功已经与我们告别了。
不过我们看到剩下的同学也都没放弃，我们顿时又激起了斗志，我们不会被击败，就算看不到希望也要坚持走下去，也许下一步我们就能看到希望的光芒。
于是我们又重新连接电路，各个模块好了，但总电路还是不行，此时我们发现我们用的一块芯片型号与仿真的不同，我们尝试换一个，顿时电路就好了，我们激动地热泪盈眶，几天的不懈奋斗，终于迎来了成功，那天下午验收完回去的路上，感觉天真的好蓝，这种感觉，真好。
通过这次课程设计，我们对数字电路有了更清晰的认识，我们明白了，理论与实际总是有差距的，在实际没有证实前，再好的理论它终究还是理论，但是我们最大的收获是体验了从失望到希望的过程，坚持到底，我们总会成功，人不能轻易言败，坚持不懈，永远抱有着希望，同时课程设计也是个需要耐心的事，心急吃不了热豆腐，只有一步一个脚印，才能将它做好！只要你肯付出，总会有回报。
