交通信号灯控制电路的设计与仿真课程设计说明书__学士学位论文

唐山学院《电子技术》课程设计题目交通信号灯控制电路的设计与仿真系 (部) 信息工程系班级 10电气自动化1班姓名崔涛学号 3100217138 指导教师王蕾成凤敏2012年1月2日至 1月6 日共1周2012年1月6日目录1 引言 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计背景 (1)2 设计原理 (3)3 总体设计 (4)3.1单元电路设计 (4)3.2时序仿真结果 (12)4 设计总结 (15)参考文献 (16)附录1器件明细表 (17)附录2 仿真电路图 (18)1 引言1.1设计目的通过一个学期的电子技术的学习,对一些电气原件有了初步的认识 ,这次的课程设计主要综合了解与运用所学的知识,通过这次课程设计来检查这一学期的学习状况.通过制作来了解交通灯控制系统,了解译码器、计数器、寄存器芯片的作用.交通灯控制系统主要是实现城市交叉路口红绿灯的控制.在现代化的大城市中,十字交叉路口越来越多,在每一个交叉路口都需要有一个准确的时间间隔和转换顺序,这就需要一个安全、自动的系统对红、黄、绿的转化进行管理.本次的设计就是基于此目的进行的.设计交通信号控制灯要求某方向绿灯点亮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. 如果以4秒作为时间计量单位,则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5:1:6.从点亮要求可以看出,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.信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟.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.要求设置一个手动开关,用它控制白天和夜间工作方式.1.2设计背景随着世界范围内城市化和机动化进程的加快,城市交通越来越成为一个全球化的问题.城市交通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求,道路堵塞日趋加重,交通事故频繁,环境污染加剧等问题普遍存在.目前,全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象,交通事故频发,这给人民的生命财产安全带来了极大的损失.如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声.探究城市交通发展中存在问题的原因,无论是从宏观上还是从微观上分析,其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应.城市交通控制系统(UTC ,Urban Traffic Control Syste米)是现代城市智能交通系统(IDJ ,Intelligent transport syste米)的组成之一,主要用于城市道路交通的控制与管理.城市平交路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基本标志之一,是提高交通管理效能的重要技术手段.路口信号控制器是控制交叉路口交通信号的设备,它是交通信号控制的重要组成部分.各种交通控制方案,最终都要由路口信号控制器来实现.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥.伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断增加.米ultisi米10是一款知名的EDA仿真软件,由加拿大IIT、公司于2007年推出最新版本.在Windows环境下,米ultisi米10软件有一个完整的集成化设计环境,它将原理图的创建、电路的测试分析、结的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中.在搭建实际电路之前,采用米ultisi米10仿真软件进行虚拟测试,可使实验方法和实验手段现代化,扩展实验容量,使实验内容更完备,提高了实验效率,节省大量的实验资源.米ultisi米10软件进行设计仿真分析的基本步骤为:设计创建仿真电路原理图→电路图选项的设置→使用仿真仪器→设定仿真分析方法→启动米ultisi米10仿真.因此本次课设能深入了解交通信号灯的应用原理,更好的掌握所学知识,将理论联系实际,而且在实际操作中培养自己的实际动手能力,将理论应用与实际生活中.2 设计原理设计交通信号控制灯要求白天的工作方式如图2-1:图2-1 信号指示灯白天点亮流程图夜晚的工作方式是:南北东西各方向黄灯亮,且每秒闪动一次,其他灯不亮,因此总的设计框图如图2-2:图2-2 整体电路设计框图根据交通灯的性能要求以及整体电路图,设计本次课程设计的交通灯电路.3 总体设计3.1 单元电路设计3.1.1 秒脉冲产生电路由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒倒计时,所以需要设计秒脉冲产生电路.秒脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路,它可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电路,也可以是用定时器555和电阻、电容组成的多谐振荡器.为了电路简单和调节振荡周期方便,选择用555定时器组成多谐振荡器.555定时器原理及内部结构如图3-1(a )和(b )所示.振荡周期与频率的计算公式为:T=(R 1+2R 2)Cln2=0.7(R 1+2R 2)C,电源电压为Vcc=5V,其中电路图中C 2的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响,一般选用0.01μF 的瓷片电容.再次课程设计中要求输出T=1S,选取电容为C=1μF ,R 1=360kΩ,根据振荡周期计算,选择电阻R 2=560k Ω.当元件选取完成后,根据电路原理图连接电路(如图3-2所示)既可.在米ultisi 米中进行仿如图3-3:(a)(b)图3-1 555定时器原理及内部结构图3-3 555多谐振荡器仿真图经计算可得:T=1.036S,这与要求相符.3.1.2 十二进制计数器由信号灯白天点亮流程图可以得知,任何方向的信号灯的一个工作循环为十二进制(绿、黄、红时间比例为5:1:6),因此需要设计十二进制计数器,循环工作控制白U2LM555CMGND 1DIS 7 OUT 3RST 4 VCC8 THR 6 CON5 TRI 2 R1 360¦¸ R2 560¦¸ C2 1uFC3 10nFXSC1ABExt Trig++__+_1图3-2 仿真信号电路原理图天信号灯的点亮.因此,用移位寄存器组成十二进制计数器,拟选用8位串入并出移位寄存器74LS164.用74LS164组成的12进制扭环型计数器电路 ,其电路图如图3-4所示.3.1.3 分频器电路的设计上述十二进制计数器的时间单位为4秒,即它的CP 脉冲为4秒.为了使整体电路工作步调一致,4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得,这就需要设计一个4分频器电路.秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲,将其作为十二进制计数器的CP 脉冲.本次课程设计使用两个D 触发器组成4分频器电路.74LS74是内有两个D 触发器的TTL 集成电路,将每一触发器接成触发器,两级串联就实现4分频,即输入1S 脉冲,输出4S 脉冲.在米ultisi 米中四分频的电路原理图3-5所示,4分频电路输出波形如图3-6所示:CCV R图3-5 四分频的电路原理图图3-4 74LS164电路图图3-6 4分频器电路的输出波形从图中可以看出由555定时器组成的多谐振荡器将1S脉冲输送给2分频D触发器,两级串联就实现4分频,即输入1S脉冲,输出4S脉冲.由示波器得T=4.095S,这与要求相符.3.1.4 直流稳压电源信号灯采用三极管9031驱动,其额定电流与额定电压应满足三级管的驱动能力,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.电源电压采用直流5V,通过变压器将室电降压到交流9V,在通过整流桥整流滤波和稳压块7805得到直流5V电压.直流稳压电源的设计电路如图3-7所示.在米ultisi 米中进行仿真如图3-8:如图3-8所示通过变压器将市电降压到交流9.135V ,在通过整流桥整流滤波和稳压块7805得到直流4.979V 电压,在允许范围与要求相符.3.1.5 信号灯驱动电路的设计本次课程设计选择使用基本共射放大电路对发光二极管进行驱动,使其点亮.其T1D13N25012 43 C3 1mFU18 LM7805CT LINE VREG COMMON VOLTAGE V1 220 Vrms 50 Hz 0°XMM1XMM2图3-7 直流稳压电源原理图LR 1mF图3-8 直流稳压电源的仿真图。

课程设计课程名称数字电子技术基础课题名称交通信号灯控制器专业应用物理班级学号课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：交通信号灯控制器专业班级：应用物理0801学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期2011年6月06日星期一设计完成日期2011年6月17日星期五目录一、总体设计 (1)1.基本原理与设计思路 (1)2.总电路图 (3)二、单元电路分析 (4)1.用74LS160计数器构成5、21进制计数器 (4)2.D型锁存器构成控制电路 (6)三、故障分析与电路改进 (8)四、调试体会与总结 (9)五、附录 (10)1.元件器件清单 (10)2.课程设计成绩评分表 (11)一、总体设计1.基本原理与设计思路图1 交通控制灯电路设计& 如图1所示为交通控制电路设计方案图，根据概述中的设计思想及方法来实现下图（图2）的交通指示灯状态转换图中描述的指示灯的转换及每种状态维持的时间（用数码显示管来显示）。

南北向（主干道）绿灯亮时，东西向（支干道）红灯亮。

此时南北向上的车辆允许通行，东西向禁止通行。

绿灯亮足规定时间TL后，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。

& 南北向（主干道）黄灯亮时，东西向（支干道）红灯亮。

此时东西向上的车辆禁止通行，南北向上已过停车线的车辆允许通行，未过停车线的车辆禁止通行。

黄灯亮足规定时间TY后，控制器发出状态转换信号ST ，转到下一工作状态。

& 南北向（主干道）红灯亮时，东西向（支干道）绿灯亮。

支干道上的车辆允许通行；绿灯亮足规定时间TL 后，控制器发出状态转换信号ST ，转到下一工作状态。

&南北向（主干道）红灯亮时，东西向（支干道）黄灯亮。

此时主干道上的车辆禁止通行，此时支干道上已过停车线的车辆允许通行，未过停车线的车辆禁止通行。

黄灯亮足规定时间TY 后，控制器发出状态转换信号ST ，转到第一种工作状态。

图2 交通指示灯状态转换图2.总电路图二、单元电路与分析1.用74LS160计数器构成5、21进制计数器图74LS160构成的5、21进制计数器计数器选用74LS160进行设计。

目录一、课程设计时间 (1)二、课程设计题目 (1)三、设计任务、要求及器件 (1)四、课程设计的电路及工作原理 (2)五、设计中出现的问题 (8)六、心得体会 (8)一、课程设计时间：5月25 日、5月27日、6月1日、6月3日二、课程设计题目：交通灯控制电路的设计与仿真三、设计任务、要求及器件1、设计任务与要求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、绿三色灯来表示两个方向上的交通灯;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到计时显示，并且对红、绿灯的时间可调，在每次由绿灯变成红灯或相反的过度转换过程中，要亮黄灯2秒作为过渡；3〕、能实现由手动控制红、绿的状态，即到达能手动切换交通灯的特殊状态的功能；2、用的器件及芯片，见表一表一数码管脉冲源逻辑与门逻辑或门灯逻辑或门电平开关开关四、课程设计的电路及工作原理交通灯控制电路主要由循环局部电路、减数器和显示〔数码管〕等局部组成。

用到的信号是时钟信号，脉冲发生器是提供给该系统中减数器的标准时钟信号源，循环电路局部是系统的主要局部，由它控制定红、黄绿、灯的往复工作，减数器与数码管组成不同进制与时间显示。

即74194输出用于点亮红、黄、绿灯和控制灯点亮同时进展的倒计数，倒计数及灯点亮时间的设置可由74190完成，手动脉冲和74190的进位输出脉冲又可用于去鼓励74194进位输出，如此往复形成红绿灯的循环点亮控制。

1、往复循环电路及原理在设计中用到起移位作用的芯片是双向移位存放器74LS190，用此芯片来控制灯的移动，可搭建出单循环和往复循环两种构造电路。

双向移位存放器74194 为 4 位双向移位存放器，其主要电特性的典型值如下：当去除端〔CLEAR 〕为低电平时，输出端〔QA －QD 〕均为低电平。

当工作方式控制端〔S0、S1〕均为高电平时，在时钟〔CLOCK 〕上升沿作用下，并行数据〔A －D 〕被送入相应的输出端QA －QD 。

交通信号灯控制电路的设计与仿真交通信号灯是城市道路上的重要交通设施。

它不仅能够引导车辆行驶方向、保障行人安全出行，还能有效地控制交通流量，缓解车辆拥堵问题。

然而，要使交通信号灯发挥作用，就需要一个可靠的信号控制电路。

本文将介绍交通信号灯控制电路的设计与仿真。

1. 控制电路设计交通信号灯控制电路是一种可编程逻辑电路（FPGA）。

它可以根据不同的交通需要配置不同的控制方案。

基本的控制方案有三种：顺序控制、时间计划控制和循环控制。

1.1 顺序控制顺序控制是最简单的交通信号灯控制方案，它依次控制交通灯的颜色。

设计电路需要先设置一个时钟，并定义各信号灯的状态，例如，当橙色灯亮的时候，等待5秒钟后，绿色灯亮；当绿色灯亮时，等待10秒钟后，红色灯亮。

这样的交通信号灯控制方案简单、稳定，但是不适用于复杂的交通环境。

1.2 时间计划控制时间计划控制是根据交通流量和道路容量的不同，对交通信号灯的时间进行调整的控制方案。

具体做法是，通过交通流量传感器测量每个方向的车辆流量并累积，运用时序控制器进行计算，并对红绿灯时间进行动态调整。

这样可以保证交通信号灯实时地适应不同的流量情况，但是需要大量的传感器和计算器。

1.3 循环控制循环控制是一种随机的交通信号灯控制方案，通过交通数据和计算机模型确定路口交通灯每轮的时间长度，并以不同的顺序轮换信号灯，这样按照循环周期可能使交通流量更加均衡，并且可以排除一些失误。

但是需要进行大量的计算，并且不适用于复杂的交通环境。

2. 仿真设计完成后，需要对交通信号灯控制电路进行仿真，以检验控制电路的稳定性和有效性。

仿真软件通常有多种，本文介绍两种常用的仿真软件。

2.1 QucsQucs是一个免费的仿真软件，具有模拟、线性和非线性仿真电路的能力，可以模拟电路和系统的频段、噪声和传输等特性。

在Qucs中，可以很容易地设计复杂的控制电路，通过仿真分析不同方案的控制效果。

2.2 SPICESPICE是一种常用的模拟软件，主要用于电路和系统仿真。

交通信号灯控制器的设计与仿真摘要：1、当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。

因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给技术革新。

随着萨规模的集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现在科技发展的主流方向。

2、交通信号灯是日常生活中遇到的一个普通实例，它的控制也颇具典型和实用价值。

由于交通路口的形状和规模不一，所采用的信号灯的数量、控制要求不一，控制的复杂程度也就不一样，这里设计的是由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全和迅速的通行，在交叉道口的每个入口处设置了红、黄、绿三色LED信号灯，依据红灯停绿灯行黄灯亮了等一等的规律工作。

同时在每个入口设置了与红灯同时工作的蜂鸣器，以方便盲人通过。

本设计是采用计数器74160N和与门、或门、非门等简单元器件完成的，通过multisim软件仿真验证了电路的功能，运用protel软件对电路进行了封装，布线和制成3D电路板。

关键词：交通灯; 干道; 蜂鸣器; 计数器; LED1、设计任务与要求1.设计任务为实现交通控制的自动化，交通信号灯控制器可以通过多种电路实现，但用中小规模数字集成电路实现更为方便，下面是十字路口交通信号灯控制器的设计与仿真的实例。

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，在交叉道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；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。

2.技术指标a.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用传感器或用逻辑开关代替传感器作检测车辆是否到来的信号，设计制作一个交通灯控制器。

b.由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道处于常允许通行的状态，而支干道有车来才允许通行。

当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。

而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。

课程设计报告书---交通灯控制电路设计课程设计任务书一、目的任务交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。

交通灯的颜色有红、黄、绿三种，当红灯亮时，表示该方向道路上的车辆或行人禁止通行;黄灯亮时，表示该方向道路上的行人禁止通行以及未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮时，表示该方向道路上的车辆或行人允许通行;交通灯控制电路自动控制十字交叉路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，有序的指挥各种车辆和行人安全通行。

1、主要内容（1）熟悉设计任务书，分析设计要求，借阅参考资料。

（2）在计算机上设计硬件原理图。

（3）设计软件框图、流程图编写软件程序、调试程序（4）用仿真器对所做的系统进行仿真，修改调试程序等;（5）加载程序到实验箱，调试、检查编程效果（6）撰写设计报告，绘图等。

三、设计要求1、理解设计任务书，原始设计要求。

2、掌握以下设计内容及方法：画出硬件电路原理图，确定各元件参数，确定软件流程，编写程序，调试程序，最后撰写设计报告，验收考核。

4、有勤于思考、刻苦钻研的学习精神和严肃认真、一丝不苟、精益求精的学习态度。

对有抄袭他人设计图纸（课程设计报告书）或找他人代编设计程序、等行为的弄虚作假者一律按不及格记成绩，并根据学校有关规定给予处理。

5、敢于创新，勇于实践，注意培养创新意识和工程意识。

6、扎实掌握课程的基本理论和基本知识，概念清楚，设计计算正确实验数据可靠，绘图符合标准，课程设计报告书撰写规范。

7、在设计周内完成所规定的设计任务，提交《课程设计报告书》一份。

报告书装订顺序：1）模板封皮2）任务书3）本课程设计要求4）设计报告a．系统总框图及系统工作原理。

b．系统的硬件电路连接图，电路的原理。

c．软件设计流程及其说明。

d．电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。

e．实验结果及其分析。

f．体会。

设计题目四：交通灯控制电路设计1．主要教学内容用单片机系统设计十字路口交通灯控制电路，要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯按照下面的工作时序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态：（1）南北和东西车辆交替进行，各通行时间 24 秒（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁 4 秒，才可以变换运行方向。

EDA课程设计报告学院：专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：交通信号灯控制器的设计一、课程设计目的1、当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。

因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。

随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。

2、EDA技术的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成系统的设计文件，应用VHDL的数字电路实验降低了数字系统的设计难度,这在电子设计领域已得到设计者的广泛采用。

本设计就是针对交通信号灯控制器的设计问题，提出了基于VHDL语言的交通信号灯系统的硬件实现方法。

通过对系统进行结构分析，采用了层次化的设计方法，给出了各个模块的VHDL程序，并且利用Max PlusⅡ对应用程序进行了仿真，并给出了相应的仿真结果。

在用VHDL语言进行电路设计时,应充分认识到VHDL语言的特点,从设计思想、语句运用及描述方法上等多方面对电路进行优化设计。

通过电路优化设计,可以使用规模更小的可编程逻辑芯片,从而降低系统成本。

3、本课程设计是在学完EDA原理及课程之后综合利用所学EDA知识完成一个EDA 应用系统设计并在实验室实现。

该课程设计的主要任务是通过解决实际问题，巩固和加深“电子设计自动化应用技术”课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握基于VHDL语言应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。

二、设计内容1、设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色机动车辆信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

2、主、支干道两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，用二位七段LED显示45秒、25秒倒计时。

3、在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外。

电气自动化技术专业毕业论文论文题目：交通信号灯模拟控制系统设计交通信号灯模拟控制系统设计摘要：在日常生活中人们来往要经过无数次十字路口，所以在十字路口需要一套交通信号灯的模拟控制来管理人流和车道输通，用以避免发生人和各种交通工具发生任何的事故，交通信号灯可以用AT89C51系列单片机来实现红、黄、绿灯的控制，使人流和车辆安全流通，从而实现了十字路口交通信号灯的自动控制化，更易于交通管理和控制。

本设计采用AT89C51单片机构成交通信号灯控制系统。

关键字：交通灯控制系统；AT89C51单片机；硬件连接图；调试目录引言 (4)第一章交通信号灯的系统设计方案与论证 (5)1.1 系统设计方案的选择与论证 (5)1.2 系统设计要求 (5)第二章单片机简介 (5)2.1 单片机的发展历程 (5)2.2 单片机的特点 (6)2.3 AT89C51单片机简介 (6)2.3.1 主要性能参数 (7)2.3.2 功能特性概述 (7)2.3.3 引脚功能 (7)2.3.4 极限参数 (9)第三章交通信号灯的分析与设计 (9)3.1 Keil软件的简介 (9)3.2 设计原理 (10)3.3 硬件电路图设计 (10)3.4 软件设计 (11)3.5 流程图设计 (16)第四章调试 (18)结束语 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)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。

交通灯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。

采用单片机构成交通信号灯控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本。

交通信号诞生于1868年,最早采用燃气燃烧发光,随着科技的进步和交通的发展,信号机不断的获得改进,今天已达到了完全自动化的水平。

交通信号灯的作用主要是从时间上将相互冲突的交通流分离,使其在不同的时间通过,以保证行车安全;同时交通信号对于组织、指挥和控制交通流的流向、流量以及维护交通秩序等均有重要的作用。

目录1引言 (1)2信号灯的设计内容 (2)2.1信号灯工作方式 (2)2.2控制电路的特点 (3)3单元模块 (4)3.1电源模块 (4)3.2秒脉冲发生模块 (5)3.3计数模块 (6)3.4分频模块 (7)3.5控制电路模块 (9)4交通信号灯的仿真与调试 (12)4.1仿真软件简介 (12)4.2电路的仿真 (12)4.3交通灯完整功能的实现 (14)4.4调试方法 (14)4.5调试中出现的问题、原因分析及解决方法 (14)5总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)1 引言数字电子技术基础是高等学校弱电类各专业的一门重要的技术基础课程。

这门课程发展迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。

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。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。

那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。

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。

同时也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，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。

然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。

而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。

所以，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。

为此，本次设计完成的就是交通灯设计。

以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。

交通信号灯课程设计--交通信号灯控制电路的设计目录绪论 (1)1 设计目的和意义 (2)2 目标与总体方案 (2)2.1 时钟信号发生器 (3)2.2 计数器 (4)2.3 主控制器 (5)3 设计方法和内容 (6)3.1实验器材及介绍 (6)3.1.1 74LS00 (7)3.1.2 74LS48 (8)3.1.3 74LS90 (9)3.1.4 74LS20 (10) (11)3.1.6 电阻 (14)3.1.7 发光二极管 (16)4、软件仿真 (17)4.1、EWB应用 (17)4.2、开发板实物正、反面 (23)5、设计创新与关键技术 (26)5.1、焊锡 (26)5.2、焊锡注意 (26)5.2.1、保持合适的温度 (26)5.2.2、用烙铁头对焊点施力是有害的 (27)5.3、电路调试 (27)5.3.1、调试前的检查 (27)5.3.2、调试中注意的事项 (27)5.3.3、测量电路中是否接通 (28)5.3.4、通电后的测试 (28)总结 (29)致谢 (31)参考文献 (32)交通信号灯控制电路的设计摘要：交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高交通道路通行能力、减少交通道路事故有明显事故。

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绿灯的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人安全，实现车辆行人安全，实现十字路口交通管理自动化。

十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。

有一个主干道和一个只感到的十字路口，每边都设置了红绿黄色信号灯。

红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，在绿灯变红灯时限要求黄灯亮几秒鈡，以便让停车线以外的车辆禁止运行。

因为主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要长。

本设计采用较为常用的74系列芯片，及555芯片实现了信号灯与信号脉冲同步实现、同步控制，进而提高了整个系统的稳定性、独立性。

课程设计题目交通信号灯控制系统的设计仿真与制作学院信息工程学院专业电子信息工程班级电信1301 姓名周鸣一指导教师孟哲2015年7月11日课程设计任务书学生姓名：周鸣一专业班级：电信1301指导教师：孟哲工作单位：信息工程学院题目: 交通信号灯控制系统的设计仿真与制作初始条件：集成译码器、计数器、555 定时器、数码管、红黄绿LED 和必要的门电路、其他必须的器件等。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1 周内完成对数字频率计的设计、仿真、装配与调试。

2、技术要求：①设计一个具备东西、南北 4 个路口基本交通灯控制系统电路。

②利用555 定时器构成秒脉冲产生电路。

③扩充功能用数码管显示灯控倒计时时间。

④确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

3、查阅至少5 篇参考文献。

按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：1）第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。

2）第3-4天，方案选择和电路设计仿真。

3）第4-5天，电路调试和设计说明书撰写。

4）第6 天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (4)1设计任务 (6)1.1基本部分 (6)2设计方案 (7)2.1方案一： (7)2.2方案二： (7)2.3最终确定的方案 (8)3.具体电路的设计 (9)3.1系统概述 (9)3.2单元电路的设计 (10)3.2.1振荡电路 (10)3.3控制电路的设计 (12)3.4 74LS192构成的计数器 (13)3.4.1 74LS192的介绍 (14)3.4.2 74LS153的介绍 (15)3.5译码显示电路 (17)3.6倒计时显示电路 (18)4电路的测试与仿真 (19)5设计电路图 (20)6总设计思路 (20)7个人体会 (21)8元件清单 (22)9实物图及其调试分析 (23)10参考文献 (25)摘要交通灯控制系统在城市交通控制中发挥着重要的作用，本次课程设计就是以城市交通灯控制系统为背景的，主要通过运用学过的数字电路设计的知识完成基础的交通灯基本功能，包括时间的定时和交通灯各种状态之间的转换，并且要实现通行和禁行的时间的设置，本次设计采用数字电路仿真软件Proteus对所设计的电路进行仿真和测试，并通过观察仿真结果看设计是否符合要求。

《数字电子技术》课程设计题目交通信号灯控制电路的设计与仿真系 (部) 机电工程系班级电子信息工程1202姓名杨博文学号 9312120120指导教师王枫王宽2014年12月15日至 12月26日共2周2014年 12月 25 日数字电子技术课程设计课程设计任务书课程设计成绩评定表目录1 引言 (1)2 Multisim的简介 (3)3 设计过程 (4)3.1 总体设计要求 (4)3.2 控制电路的特点 (5)4 单元模块 (6)4.1 电源模块 (6)4.2 秒脉冲发生模块 (6)4.3 计数模块 (8)4.4 分频模块 (9)4.5 控制电路模块 (11)5 交通信号灯的仿真与调试 (14)5.1 电路的仿真 (14)5.2 交通灯完整功能的实现 (16)5.3 调试方法 (17)5.4 调试中出现的问题、原因分析及解决方法 (17)6 心得体会 (21)参考文献 (22)附录Ⅰ器件明细表 (23)附录Ⅱ仿真原理图 (24)1 引言随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红黄绿三种标志）于1918年诞生。

它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生使城市交通大为改善。

黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一声冷汗。

他反复琢磨，终于想到了在红绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。

他的建议立即得到有关方面的肯定。

于是红黄绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。

从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化，自动化上不断地更新，发展和完善。

技术基础是高等学校弱电类各专业的一门重要的技术基础课程。

这门课程发展电子迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。

交通灯控制电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握交通灯控制电路的基本原理和电路组成；2. 使学生了解并理解红、黄、绿交通信号灯的时序关系及其在交通控制中的作用；3. 帮助学生掌握基本的电子元件及其在交通灯控制电路中的应用。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的交通灯控制电路的能力；2. 提高学生动手实践能力，学会正确连接和调试交通灯控制电路；3. 培养学生运用图表、流程图等方法分析问题、解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与协作能力；3. 增强学生的交通安全意识，培养他们遵守交通规则的自觉性。

课程性质：本课程属于电子技术实践课程，注重理论联系实际，强调动手实践能力的培养。

学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对电子技术有一定的好奇心，动手实践能力强，但理论知识相对薄弱。

教学要求：结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，注重培养学生的实际操作能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 交通灯控制电路原理- 交通信号灯的基本知识：红灯、黄灯、绿灯的功能及时序关系- 电路基本组成部分：电源、开关、信号灯、控制器等2. 电子元件及其应用- 常用电子元件：电阻、电容、二极管、三极管等- 元件在交通灯控制电路中的作用和连接方式3. 交通灯控制电路设计- 电路图绘制：学习如何用电路图表示交通灯控制电路- 电路搭建与调试：动手实践，按照设计要求搭建电路，并进行调试4. 教学进度安排- 第一课时：交通灯控制电路原理及基本组成部分学习- 第二课时：常用电子元件的认识及其在电路中的应用- 第三课时：交通灯控制电路设计及电路图绘制- 第四课时：动手实践，搭建和调试交通灯控制电路5. 教材关联内容- 教科书第四章第二节：交通信号灯控制电路的基本原理- 教科书第五章：常用电子元件及其应用- 教科书第六章：电子电路设计与实践教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，按照教学进度安排，有序开展教学活动。

交通信号灯控制电路的设计与仿真交通信号灯是城市道路交通中重要的控制设备之一，既能够保障道路交通的顺畅、安全，也能够有效地减少交通事故的发生。

而交通信号灯的控制电路的设计和仿真是交通信号灯制造商和道路交通管理部门必备的技术性内容，在日常的城市交通管理中具有不可替代的作用。

本文将着重介绍交通信号灯控制电路的设计和仿真方法，以及电路中各个元器件的选型和使用注意事项。

首先，交通信号灯的控制电路的设计需要明确基本的控制原理。

一般而言，交通信号灯采用的是红色、黄色、绿色三种颜色的LED灯组成，其控制原理可以简化为以下几点：1. 每种颜色LED灯都需要一个独立的控制器，控制器间通过总线通信协同工作；2. 控制器采用状态机的逻辑设计，根据不同的交通信号控制模式，切换不同的状态；3. 控制电路需要支持手动控制和自动控制，手动控制由按钮触发，自动控制则根据交通信号灯的规则切换控制模式。

接下来，我们将根据以上控制原理，构建交通信号灯的控制电路。

第一步，选用LED灯。

因为交通信号灯要在室外长时间使用，所以我们需要选用耐用、高亮度的LED灯。

常用的LED灯通常有两种颜色，一种是红色，另一种是黄色、绿色互换的双色。

对于前者，我们需要选用红色光波长为630~635nm的LED 灯，而对于后者，则需要选用黄色光波长为590~595nm，绿色光波长为520~525nm的LED灯。

第二步，选用控制器。

控制器主要负责控制LED灯的亮灭、闪烁等操作。

同时，控制器还需要支持状态机的逻辑设计，以切换不同的交通信号控制模式。

常用的控制器有51单片机、PIC单片机、ARM芯片等，其中51单片机的最大优势是其学习资料和技术资源非常丰富，可以实现丰富的控制功能。

第三步，选用按钮。

按钮一般用于手动控制，可参考电梯的钮扣设计。

对于按钮，我们需要选用大面积的按钮，以便行人和司机能够一目了然。

第四步，电路的仿真。

此时，我们可以使用Protues或Multisim等仿真软件，检验控制电路设计的正确性。

课程设计-交通信号灯控制电路的设计课程设计任务书完成时课题名称交通信号灯控制电路的设计间指导教师职称学生姓名班级总体设计要求和技术要点设计一个交通信号灯控制电路。

要求:1(主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。

2(每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟，此时原红灯不变。

3(用十进制数字(递增计数)显示放行和等待时间。

4(选作部分:采用倒计时的方式显示方形和等待时间。

工作内容及时间进度安排第15周:周1---周3 立题论证方案设计、熟悉软件周4---周5检查设计结果，预答辩第16周:周1---周2 仿真实验周3---周4 验收答辩周5完成设计报告课程设计成果1(与设计内容对应的软件程序2(课程设计报告书内容摘要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。

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。

为此，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。

交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器组成。

关键词:计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器。

目录一、概述......... (1)二、方案设计与论证 (1)1(方案设计 (1)2(论证 (2)三、单元电路设计与分析 (2)1(555定时器构成多谐振荡器 (3)2(用74LS161计数器构成5、20、30进制计数器 (3)3(用三态门、非门和D型锁存器构成控制电路 (4)四、总电路图及元器件清单 (5)1(总电路图 (5)2(元器件清单 (5)五、结论 (5)六、心得体会 (6)七、参考文献 (6)一、概述用555定时器构成一个多谐振荡器，即信号产生器，为计数器提供信号，再用74LS161(16进制计数器)分别构成5进制、20进制、30进制计数器(即支干道黄灯亮、绿灯亮和红灯亮的时间)，再利用三态门(控制端高电位时为导通电路，反之为关闭电路的特性)、非门和D型锁存器(S、R分别为置1和置0强迫端的特性)构成控制电路来控制5、20、30进制计数器电路工作之间的转换，即利用三态门、非门和D型锁存器的特性在各进制计数器产生进位信号时，控制、20、30进制计数器电路工作之间的转换相关进制电路工作与不工作从而实现5和指示亮灭状态的转换。