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实验2交通信号灯控制器一,实验目的1,学习数字电路中译码器,计数器,数据选择器等单元电路的综合应用.2,学习电子线路的调试方法.二,实验原理1,功能要求(1)a,b分别代表两个方向(十字交叉)的道路.(2)a 道和b道均有红,绿,黄三种信号灯.(3)两个方向自动控制交替通行,并要求两个方向每次均通行30秒.(4)在绿灯变红灯时,先由绿灯变黄灯,5秒后,再由黄灯变成红灯,此时另一方向由红灯变为绿灯.2,设计方案(1)s0状态表示a道绿灯亮,b道红灯亮,30秒定时器开始计时,且通车时间不超过30秒;(2)s1状态表示a道通车时间已达到30秒,此时,a道黄灯亮,b道红灯亮,5秒定时器开始计时;(3)s2状态表示a道黄灯时间已超过5秒,此时,a道红灯亮,b道绿灯亮,30秒定时器开始计时;(4)s3状态表示b道通车时间已超过30秒,此时,a道红灯亮,b道绿灯亮,5秒定时器开始计时;以后当b道黄灯亮计时超过5秒时,接s0状态.(5)a,b 两道红,黄,绿三个灯分别用ra,ya,ga和rb,yb,gb表示.灯亮用"1"表示,灯不亮用:"0"表示.则两个方向信号灯的4种状态,如下表所示.信号灯输出状态表输出状态gayaragbybrbs0100001s1010001s2001100s3001010电路设计(1)30秒和5秒定时器如图,选用74ls161分别构成30秒和5秒定时器电路,c为控制信号.当时,30秒定时器开始计时,禁止5秒定时器计时;当c=1时,5秒定时器开始计时,禁止30秒定时器计时.(2)控制部分当满足b道5秒定时器超过5秒,t5=1时,a道绿灯亮,b道红灯亮.当满足a道30秒定时器超过30秒,t30=1时,a道黄灯亮,b道红灯亮.当满足a道5秒定时器超过5秒,t5=1时,a道红灯亮,b道绿灯亮.当满足b道30秒定时器超过30秒,t30=1时,a道红灯亮,b道黄灯亮.①利用74ls161进行控制根据上述分析得到控制激励表如下:现态(编码)条件次态(编码)方式ctpga ya ra gb yb rb cs0(0 0)t30=0s0(0 0)保持01 0 0 0 0 1 0t30=1s1(0 1)计数1s1(0 1)t5=0s1(0 1)保持00 1 0 0 0 1 1t5=1s2(1 0)计数1s2(1 0)t30=0s2(1 0)保持00 0 1 1 0 0 0t30=1s3(1 1)计数1s3(1 1)t5=0s3(1 1)保持00 0 1 0 1 0 1t5=1s0(0 0)计数1由于只有4个状态,因此只用2位二进制编码即可.根据74ls161的控制激励表,很容易得到控制输出表达式ctp=s0·t30+s1·t5+s2·t30+s3·t5c=s1+s3=qaga=s0 ya=s1 ra=s2+s3=qbgb=s2 yb=s3 rb=s0=s1=qb4,逻辑电路图ctp的可利用四选一数据选择器74ls153实现,如图:三,设备和器件1,数字电路实验装置2,数字频率计3,74ls161×4,74ls138×1,74ls153×1 ,74ls00×1,74ls04×1.四,实验内容由于实验电路中使用器件较多,实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位置,使电路逻辑清楚,接线较短.按如下步骤完成设计:画出电路逻辑图并分析工作原理.根据原理图选好元器件.用计算机绘出电路图.通电工作,调试(1hz)和10hz)信号可选用数字电路实验装置上的信号输出).写出课程设计报告,分析故障产生原因,说明解决办法....。
(完整word版)数电——交通灯控制器设计大连交通大学电气信息学院综合设计报告设计名称：数字逻辑综合设计设计题目：交通灯控制器学生学号:专业班级:学生姓名：第一章课题背景1。
1 背景如今随着人们生活水平的提高，车辆越来越多,交通事故频繁发生。
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏通交通流量，提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。
交通灯在城市交通中起着重要的作用，它与人们日常生活密切相关,是人们出行的安全保障。
因此提供一个问题、安全、便捷的多功能交通灯控制系统有着现实的必要性.为了解决这些问题，我们更应该提高交通控制和管理水平，合理使用现有交通设施，充分发挥其能力,提高交通效率,促进和谐交通的建立.目前交通灯控制系统的设计软件也种类繁多，有基于EDA设计的，基于单片机设计的，基于DSP设计的，基于ARM嵌入式的等。
还有用标准逻辑器件、可编程控制器PLC等方案来实现.但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修改及调试的困难。
所以现在国内外广泛采用EDA技术设计交通灯控制系统。
在国外，英国，澳大利亚，日本和美国等国家均在交通控制系统上日益完善。
如以澳大利亚悉尼为背景开发的交通自适应协调系统SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System），英国的运输和道路研究所（TRRL）研制的SCOOT（Split Cycle Offset Optimization Technique）系统，日本的京三（Kyosan)系统等。
这些系统，大都是在各路口附近安装磁性环路监控器，由各路口的控制设备、人员将交通控制参数通过通讯网络输入微处理器，用小型计算机进行集中处理。
目前国内已有一些自主开发的城市交通控制系统，如公安部交通科学研究所开发的HT-UTCS系统，但它在整体性能上比国外同类系统仍有较大差距,只在一些中小城市得到一些应用。
数字电子技术课程设计之交通灯控制系统专业班级：物联网112指导教师：***组成员：王海超、殷修修、张天一一、内容摘要二、设计内容与要求三、方案分析四、原理图设计4、1信号灯控制器电路4、2信号灯译码器电路4、3计时器系统4、4显示译码器4、5 LED七段数码管4、6 555振荡器组成的秒脉冲电路五、整体电路图以及工作原理六、参考文献一、内容摘要电路通过两个D触发器组成的四进制级数器和由与非门组成的译码器来控制主干道和支干道红、绿、黄灯的状态变化，从而达到疏通车辆安全顺利通过十字路口，有555计时和电容电阻组成的秒脉冲发生器，计时器由两个74LS190计数器构成，分别用于计时的十位和个位，显示译码器把74LS190输出的BCD码译成七位二进制代码通过七段数码管显示出相应的十进制数。
二、设计内容与要求为了确保在十字路口车辆安全顺利的通过，在交叉路口设置红、绿、黄三种信号灯，红灯亮时禁止通行，绿灯亮时允许通行，黄灯亮时给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。
任务和要求：1、在主干道和支干道之间交替放行，主干道每次放行50秒，支干道每次放行40秒。
2、每次绿灯亮变红时，黄灯先亮4秒，而原红灯不变。
3、用十进制数显示放行与等待时间。
三、方案分析方案一、用数电电子技术来实现交通灯的控制1、交通灯控制系统原理框图如图1-1所示主要由控制器、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，经驱动电路驱动信号灯工作，控制器是系统的主要成分，由它控制定时器和译码器工作。
图1-1系统的原理框图（1）图中主干道绿灯亮，支干道红灯亮。
表示主干道上的车辆允许通行，支干道禁止通行。
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。
（2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。
表示主干道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，支干道禁止通行。
交通信号灯控制器实验报告交通信号灯控制器⼀、设计任务及要求 (2)⼆、总体⽅案设计以及系统原理框图 (2)2.1、设计思路 (2)2.2、各模块相应的功能 (2)2.3、系统原理图 (3)三、单元电路设计 (3)3.1、车辆检测电路 (3)3.2、主控电路 (4)3.3、灯控电路 (5)3.4、计时控制电路 (6)3.5、计时显⽰电路 (6)3.6、反馈控制电路 (7)3.7、置数电路 (7)3.8、时基电路 (7)四、⼯作原理 (8)五、电路的软件仿真及结果分析 (8)5.1、时基电路（555接成的多谐振荡器）的电路图以及波形的显⽰ (8)5.2、结果分析 (10)六、电路的组装调试 (10)6.1、使⽤的主要仪器和仪表 (10)6.2、调试电路的⽅法和技巧 (10)6.3、调试中出现的问题、原因和排除⽅法 (11)七、收获、存在的问题和进⼀步的改进意见 (11)7.1、存在的问题和进⼀步的改进意见 (11)7.2、收获以及⼼得体会 (12)附录⼀：电路所⽤元器件 (14)附录⼆：电路全图 (15)附录三：实际电路图 (16)⼀、设计任务及要求在⼀个主⼲道和⽀⼲道汇交叉的⼗字路⼝，为了确保车辆⾏车安全，迅速通⾏，设计⼀个交通信号灯控制电路，要求如下：1、⽤两组红、绿、黄发光⼆极管作信号灯，分别指⽰主道和⽀道的通⾏状态。
2、通⾏状态⾃动交替转换，主道每次通⾏30秒，⽀道每次通⾏20秒，通⾏交替间隔时为5秒。
3、通⾏状态转换依照“主道优先”的原则，即：当主道通⾏30秒后，若⽀道⽆车则继续通⾏；当⽀道通⾏20秒后，只有当⽀道有车且主道⽆车时才允许继续通⾏。
（⽤按键模拟路⼝是否有车）4、设计计时显⽰电路，计时⽅式尽量采⽤倒计时。
⼆、总体⽅案设计以及系统原理框图2.1、设计思路本次设计采⽤模块划分的⽅法，每个模块完成⼀项功能，最后将各个模块连接起来，设计完成后，⽤Multisim进⾏仿真，仿真成功后，再去实验室焊接调试。
交通灯控制器数电课程设计交通灯控制器是现代城市交通管理的重要设备之一，它通过控制红绿灯的变化来引导车辆和行人的交通行为。
在这个数电课程设计中，我将介绍一个基于数字电路的交通灯控制器的设计方案。
我们需要明确交通灯控制器的工作原理。
交通灯控制器需要根据交通流量和道路情况来合理地控制红绿灯的变化。
一般来说，交通灯控制器包括计时器、传感器、状态切换逻辑和信号输出等部分。
在这个设计中，我们将使用数字电路来实现交通灯控制器。
数字电路是一种由逻辑门构成的电子电路，它能够对输入信号进行逻辑运算，并输出相应的结果。
我们可以使用逻辑门来实现交通灯控制器的各个部分。
我们需要设计一个计时器来控制红绿灯的变化。
计时器可以根据设定的时间间隔来输出不同的信号。
我们可以使用时钟信号来驱动计时器，每个时钟周期结束时，计时器的值加1。
当计时器的值达到设定的时间间隔时，就会触发一个输出信号，用于控制红绿灯的切换。
我们需要使用传感器来检测交通流量和道路情况。
传感器可以将交通流量和道路情况转化为电信号，并输入到交通灯控制器中。
根据传感器的输入信号，交通灯控制器可以做出相应的决策，例如延长绿灯时间或者提前切换红灯。
然后，我们需要设计状态切换逻辑来根据输入信号决定交通灯的切换。
状态切换逻辑可以根据当前的交通流量和道路情况，以及交通灯的当前状态，来计算下一个交通灯的状态。
例如，当交通流量较大时，状态切换逻辑可以延长绿灯时间；当交通流量较小时，状态切换逻辑可以提前切换红灯。
我们需要设计信号输出部分来控制红绿灯的显示。
信号输出部分可以根据状态切换逻辑计算得到的交通灯状态，输出相应的信号，控制红绿灯的亮灭。
例如，当状态切换逻辑计算得到应该显示绿灯时，信号输出部分就会输出一个绿灯信号，使绿灯亮起。
这个基于数字电路的交通灯控制器的设计方案包括计时器、传感器、状态切换逻辑和信号输出等部分。
通过合理地设计这些部分，并进行适当的调试和优化，我们可以实现一个高效、稳定的交通灯控制器，为城市交通管理提供有力的支持。
数字电子技术课程设计实验报告题目：交通信号灯控制电路设计专业：班级：学号：姓名：指导老师：时间：一、设计任务及要求为了确保十字路口的车辆顺利通过，往往采用自动控制的交通灯信号灯来进行指挥。
（1）其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；（2）黄灯（Y）亮表示停车，绿灯（G）亮表示允许通行；（3）黄灯亮时要求每秒钟闪亮一次；（4）东西、南北方向除了有红（R）、黄（Y）、绿（G）灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）；二、课程设计实验预习要求（1）复习数字系统设计基础。
（2）复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。
（3）根据交通灯控制系统框图，画出完整电路图。
三、设计原理与电路1.分析系统逻辑功能，画出系统框图控制系统原理图交通灯原理控制如上图所示，它主要由秒脉冲发生器、定时器、译码器、控制器等部分组成。
秒脉冲发生器是本实验中控制器和定时器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯控制信号，经驱动电路驱动后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它接受来自定时器的信息后控制译码器工作。
2.单元电路的设计1）控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作。
（1）交通灯的四种工作状态的转变是由控制器进行控制转换的，它们的工作方式满足如右图顺序工作流程，设东西向的红、黄、绿灯分别为EW(R)、EW(Y)、EW(G)，南北向的红、黄、绿灯分别为NS(R)、NS(Y)、NS(G）。
状态1：东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行。
状态2：东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；状态3：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行；状态4：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行；四个状态用时所占比例分别为5:1:5:1,所以，计数器每次工作的循环周期为12，所以可以选择12进制计数器。
课程设计(综合实验)报告( 2013 -- 2014 年度第1 学期)名称：电子技术综合实验题目：交通信号灯控制器院系：电气与电子工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：**设计周数： 1成绩：日期：2014 年 1 月15 日《电子技术》综合实验任务书一、目的与要求1.目的1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。
1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。
1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。
1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。
2.要求2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。
2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。
要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。
2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。
2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。
利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。
2.5学会撰写综合实验总结报告。
2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。
要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。
2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。
二、主要内容共有7个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。
1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制器5.数字电子钟6.电子密码锁7.数字电子钟（硬件）三、进度计划四、设计（实验）成果要求1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。
交通灯控制器数电课程设计一、引言交通灯控制器是城市交通管理中的重要设备，用于控制道路上的交通信号灯的亮灭状态。
本文将基于数电课程设计一个简单的交通灯控制器电路，并介绍其原理和实现过程。
二、设计原理交通灯控制器的设计需要考虑以下几个方面的因素：1. 灯的亮灭状态：交通灯通常包括红灯、黄灯和绿灯，每种灯的亮灭状态需要根据交通规则进行控制。
2. 灯的切换时间：交通灯的切换时间需要合理设置，以保证交通流畅和安全。
3. 输入信号的获取：交通灯控制器需要根据外部输入信号来控制灯的切换，如道路上的车辆、行人等。
三、电路设计1. 时钟电路：交通灯控制器需要一个时钟信号来控制灯的切换时间。
可以通过使用555定时器构建一个稳定的时钟电路。
2. 计数器电路：交通灯控制器需要一个计数器来计算时间，并根据时间来控制灯的切换。
可以使用74LS90或74LS93等计数器芯片实现。
3. 逻辑门电路：交通灯控制器需要逻辑门电路来实现交通灯状态的控制和切换。
可以使用与门、或门、非门等逻辑门芯片来实现。
四、实现过程1. 时钟电路的设计：根据555定时器的工作原理，选择合适的电阻和电容值，构建一个稳定的时钟电路。
2. 计数器电路的设计：根据交通灯的切换时间要求，设置计数器的计数值，并将计数器与时钟电路连接，实现计数器的工作。
3. 逻辑门电路的设计：根据交通灯的状态要求，使用逻辑门芯片构建一个交通灯控制电路，实现交通灯的切换和控制。
4. 输入信号的获取：可以使用传感器等设备来获取道路上的车辆、行人等输入信号，并将其与交通灯控制器连接，实现灯的切换。
五、功能扩展1. 灯的数量扩展：可以根据实际需要，扩展交通灯的数量，如添加左转灯、右转灯等。
2. 信号优先级控制：可以根据不同道路的交通状况，设置交通灯的信号优先级，以提高交通效率。
3. 线路保护功能：可以在交通灯控制器中添加线路保护装置，以防止线路过载或短路等故障。
六、总结本文基于数电课程设计了一个简单的交通灯控制器电路，并介绍了其原理和实现过程。
[键入公司名称][键入文档标题] [键入文档副标题][键入作者姓名]2011/1/2目录一、设计要求： (2)二、题目分析与总体构思： (2)三、电路设计过程： (3)1．宏模块法设计计数器：（模比预计大1，后面给出解释） (3)2．初步进行电路设计如图： (4)3．第一次调试检查功能： (4)4．设计控制电路： (5)5．第二次调试： (5)6．从电路抽取信号来控制六个灯的状态： (7)7．第三次调试： (8)8．最终功能检查： (8)四、最终结果测试： (9)五、心得体会： (14)一、设计要求：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、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外）。
2．用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用逻辑开关作检测车辆是否到来的的信号。
3．主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。
主干道亮绿灯时，干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯；4．主、支干道均有车时，两者交替允许通行。
主干道每次放行45秒，支干道每次放行2 5秒，设立45秒、25秒计时、显示电路。
5．在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮5秒钟的黄灯作为过度，使行驶中的车辆有时间停到禁行线以外，设立5秒钟的计时及显示电路。
二、题目分析与总体构思：1. 先设计好定时电路：即在主副路上均无车或有车时，可以主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，换灯有5s过度的电路。
2. 对不完善之处进行修改，以使达到预期。
3. 设计控制电路部分，输出控制定时电路转换状态或者保持状态的信号。
4. 对不完善之处进行修改，以使达到预期。
5. 从电路中抽取信号作为各灯点亮的标准。
6. 对不完善之处进行修改，以使达到预期。
三、电路设计过程：1．宏模块法设计计数器：（模比预计大1，后面给出解释）2．初步进行电路设计如图：以中心JK触发器不停翻转代表两路轮流路灯的情形，右边JK触发器则是以翻转的形式调配是绿灯亮还是黄灯亮。
课程设计（综合实验）报告（2010——2011年度第一学期）
名称：_____电子技术综合实验_____ 题目：_____交通信号灯控制器______ 院系：____电气与电子工程学院____
日期：2011年1月11日
《电子技术》综合实验
任务书
目的与要求
1.目的
1.1课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。
1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。
1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。
1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。
2.要求
2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。
2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。
要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。
2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。
2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。
利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。
2.5学会撰写课程设计总结报告。
2.6通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。
要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。
2.7在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。
实验四 交通信号灯控制器
一、综合实验的目的和要求 1实验目的
在经济飞速发展的今天，城乡交通自动指挥越来越显得重要，为了确保行人和各种车辆运行安全，保证正常的交通秩序，应对十字路口的红绿灯进行自动控制。
实现红绿灯的自动指挥是城市管理自动化的重要课题。
本人针对目前国内流行的十字路口红绿灯控制系统进行了设计，实现了交通信号灯的自动化管理。
2设计任务与要求
交通信号灯示意图如图4-1所示。
在一个主，支干道均有传感器的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。
红灯（R ）亮表示该条道路禁止通行，黄灯（Y ）亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯（G ）表示该条道路允许通行。
具体要求如下： （1） 主，支道均无车，主道绿灯，支道红灯。
（2） 主，支道一方有车，一方无车，有车方
通行。
（3） 主，支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次最多放行30S ，支干道每次最多放行20s ；采用传感器分别监测
主，支干道是否有车，有车时向主控制
器发出信号，实验中用逻辑开关代替。
（4） 每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5s ，此时原红灯不变。
（5） 设计5，10,30s 计时的译码显示电路，每
秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。
图4-1 交通信号灯示意图
（6） 当任意一条路上出现特殊情况，如消防车，救护车或其他需要优先放行的车辆时，
各方向上均为红灯，计时停止。
当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。
用逻辑开关模拟有无特殊情况。
主干道
支干道红
绿
黄
二、实验正文
1、交通信号灯控制基本原理
1.1交通信号灯控制原理设计
自动控制设计框图如图4-2所示。
车，有车时向主控制器发出信号，实验中
用逻辑开关代替。
时钟信号发生器产生稳定的“秒”脉冲
(f=1Hz)信号，在用multism仿真中，经实
验用f=200Hz的阶梯脉冲电源代替，确保
整个电路装置同步工作和实现定时控制。
计时器按设计要求记录“秒”脉冲个数
完成计时任务，并向主控制器发出相应的
定时信号以控制各干道通车时间和黄灯亮
时间。
图4-2 交通灯自动控制系统原理框图主控制器根据传感器和定时器送来的信号，保持或改变电路的状态，以实现各干道车辆运行状态的控制。
按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯，指挥各干道的行人和车辆。
1.2交通信号灯控制的状态设计
在不考虑特殊情况时，交通灯有四个状态，在两边都有车的情况下是一个四进制循环，
交通灯控制的状态转换图如图4-3所示：
0s
支道有车主道无车或主支道均有车，主道通行少于2 支5s
<5s
<
图4-3 交通灯控制的状态转换图
由交通灯控制的状态转换图可定义各状态如下表：
设主干道用A 表示，支干道用B 表示，道路的特殊情况用X 表示：
2、交通信号灯控制器电路的设计过程
2.1交通信号灯控制器电路中的芯片作用
本次设计共用3个74LS160芯片：
74LS160芯片是十进制加法计数器，具有异步清零和同步置数功能，本次设计中全部采用的是其异步清零功能。
一个74LS160用来控制状态的循环转换，由于本设计中共有四个状态，故将形成一个四进制计数器，设计中应注意，因为74LS160为异步清零，故应在过渡状态进行清零，即芯片输出为0100时。
另外两个74LS160用来循环计数，可以实现30s,20s,5s三种计数器，即红绿黄灯亮的时间，利用显示译码器显示数字时间，本设计中采用正计时。
2.2主干道与支干道的各交通灯的逻辑表达式
用AR, AG，AY和BR, BG，BY分别表示主干道和支干道的红灯，绿灯，黄灯，用A,B分别表示主干道、支干道是否有车，X表示是否有特殊情况，A,B,X在设计电路中用三个逻辑开关表示:
则该电路的状态真值表为：
由真值表，找出Q11，Q00的“1”项，可得Q11,Q00的逻辑表达式分别为：
Q11=A^*B+A*B*Q1*Q0^+A*B*Q1*Q0=A^*B+A*B*Q1=B（A*Q1+A^）=B(A^+Q1)=A^*B+B*Q1
Q00=A*B*Q0
（注：^表示“非”的意思，下同。
）
进而可列出主干道，支干道的红绿黄灯的真值表为：
根据真值表，可得AR,AG,AY,BR,BG,BY的逻辑表达式为：
AR=X^*Q11*Q00^+X^*Q11*Q00+X
=X^*Q11+X=X+Q11
AG=X^*Q11^*Q00^
AY=X^*Q11^*Q00
BR=X^*Q11^*Q00^+X^*Q11^*Q00+X
=X^*Q11^+X=X+Q11^
BG=X^*Q11*Q00^
BY=X^*Q11*Q00
2.3状态循环控制芯片脉冲CP和计数芯片清零端CR的逻辑表达式
本次电路设计的难点就是状态循环控制芯片的脉冲CP控制和计数芯片的清零端CR控制。
如下面简化的状态转换图所示：
设：计数芯片从高位到低位依次表示为D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,状态为Q1,Q0，5s,20s,30s 分别用C5,C20,C30来表示，则由上面的状态转换图可得：
C5=Q1^*Q0*D2*D0+Q1*Q0*D2*D0=Q0*D2*D0
C20=Q1*Q0^*D5
C30=Q1^*Q0^*D5*D4
由于74LS160清零端CR低电平有效，脉冲端CP下降沿有效，故：
对于状态循环控制芯片：
CP=（C5+C20+C30）^
对于计数芯片：
CR=（C5+C20+C30）^
2.4画出逻辑电路图
根据以上逻辑表达式，即可画出其该交通信号灯控制器的逻辑电路图（见附图）。
三、课程设计总结与结论
本次实验设计为交通信号灯控制器，在老师所给的八个设计实验中算是比较难的一个。
在经济快速发展的今天，交通灯可谓遍地可见，通过这次实验，弄懂了它的工作原理，并通过亲自动手设计出了它，可以说收益颇丰，受益匪浅，以后在路上再碰到交通灯，心里肯定会不自主的产生一种自豪的感觉。
本次设计的难点在于状态循环控制芯片的脉冲控制和计数芯片的清零控制，能够想到这样的控制方法并写出这两个端的逻辑表达式，本次设计实验便突破了一个难关。
由于电路比较复杂，如果想一下子把电路画出来几乎是不可能的，经过仔细思考，我发现此电路可分为两部分进行画，第一部分先画出不考虑计数器的电路的大致轮廓（见附图），第二部分再专门画出计数循环和状态循环电路（见附图），然后将两部分电路通过计数器的使能端等该连接的地方连接起来，即可得到电路完整版（见附图）。
通过这次实验设计，我更加熟练的掌握了数电中讲到的一些芯片，触发器，门的原理，用途和用法，对电子电路的设计步骤，方法和操作有了更加深刻的体验，并且，由于其实用性，让我对数电这门课产生了更加浓厚的兴趣。
总之，感谢老师在这门课上传授给我的宝贵的知识，通过这次设计实验，我收获很多，受益匪浅!
四、参考文献
【1】李月乔，刘春颖，刘向军等.数字电子技术基础.中国电力出版社.2008年2月
【2】李旭彦，孙淑艳，董宏伟，张青.电子技术综合实验.中国电力出版社.2010年3月
交通信号灯控制器电路图第一部分
交通信号灯控制器电路图第二部分
交通信号灯控制器电路完整版。
