交通信号灯数字电路设计

WuYi University数电课程设计题目：两路交通灯设计院系：电子工程系专业：电子信息工程班级：电信（2）班学号：20094082041学生姓名：周磊指导教师：范有机摘要本文主要对此次数电开放实验进行总结性报告，罗列了电路的电路原理与流程图、硬件结构设计、焊接与调试。

对于出现的问题进行解释说明其一系列后续工作的介绍。

AbstractIn this paper, the number of power open to this experiment summary report, a list of the circuit schematic and flow diagram, hardware design, welding and debugging. For the problems to explain a series of follow-up work on its introduction.1．绪论 (4)2硬件电路结构设计 (4)2.1设计要求及电路流程图 (4)2.1.1设计要求 (4)2.1.2电路流程图 (5)2.2单元电路设计 (5)2.2.2交通等状态显示设计 (8)2.2.3秒信号设计 (10)2.2.4置数控制系统设计 (11)3．制板焊接与调试 (14)3．1制板 (14)3．1．1PCB图的制作 (14)3.1.2电路板的制作 (14)3.2焊接 (15)3.2.1准备工作 (15)3.2.2实际焊接 (15)3.3电路调试 (15)3．1.1准备工作 (15)3．1.2具体调试 (16)3．3.1故障分析 (16)4．改进与创新 (17)5．原器件清单 (17)6．参考文献 (17)总结 (18)附录 (19)两路交通灯设计1．绪论交通信号灯与我们的生活紧密相连，设计交通灯不仅具有实用性,还加深了本人对数字电路理论知识的理解。

通过这次动手实验，死板的课本知识就融入到动手能力中去了。

第8章 常用组合逻辑电路设计
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实验六 交通灯控制系统
第8章 常用组合逻辑电路设计
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10.1 交通灯控制系统
交通灯控制系统是一个比较简单的数字系统，它是通过 控制交通道路的通行和等待时间来实现交通控制的，因此控 制系统的主要功能是实现红、绿灯状态控制并显示当前状态 持续的时间。这里设计的一个交通控制系统具有紧急状态、 测试状态和正常工作三种状态。紧急状态用于处理一些突发 的状态，如戒严等，此时双向路口禁止通行；测试状态可用 于检测信号灯和数码管的硬件是否正常；正常工作状态则用 于双向路口的信号灯控制。
第8章 常用组合逻辑电路设计
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图10.6是双向路口控制模块的功能仿真波形，从图中可 以看出输入信号中主干道的红、绿、黄灯时间分别为6秒、9 秒和2秒，因此次干道的红、绿、黄灯时间应分别为11秒、4 秒、2秒，从图中可以看出复位信号由低变高后，主干道信号 灯prim_ryg_light=3'b001，即绿灯状态，次干道信号灯 seco_ryg_light=3'b100，即红灯状态。次干道的红灯时间(11秒) 是主干道的绿灯(9秒)和黄灯(2秒)时间之和，主干道的红灯时 间(6秒)是次干道的绿灯(4秒)和黄灯(2秒)时间之和。
第8章 常用组合逻辑电路设计
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图10.4所示是紧急状态控制信号emergency变化为1后电路 的工作状态，wait_time=8'h88(图中显示的符号是十进制数， 为-120)，信号灯ryg_light=110，即红、黄灯同时亮的状态。 当emergency无效后，输出信号又继续之前的工作状态。
第8章 常用组合逻辑电路设计
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图10.1 主干道复位仿真波形
第8章 常用组合逻辑电路设计

课程设计任务书交通信号灯控制电路设计说明书1.设计目的加强学生对数字电子技术专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、电路设计、资料文献查阅、运用相关标准与规范、电路仿真等方面的能力；为毕业设计（论文）奠定良好的基础。

2.设计任务2.1设计指标能实现30s、5s、20s、5s的交替转换并且可以顺计时，当30s计时到时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮；当5s计时到时，主干道黄灯亮，支干道红灯亮；20s时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮；又一个5s时，主干道红灯亮，支干道黄灯亮。

从而使得交通能够维持着良好的秩序。

2.2设计要求1、主、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；3.交通信号灯控制电路的组成和工作原理3.1交信号灯控制电路的构成定时器的构成方法很多，我的电路设计中，定时器由74ls160的同步置数和74ls163的同步清零共同实现。

控制器部分由两块4选1选择器74153及两个D触发器组成，具体链接如下将会一一介绍。

3.2原理分析交通灯控制器是主要由控制器、定时器和秒脉冲信号发生信号等部分组成。

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。

逻辑基本框图中：T L：表示主干道绿灯亮的时间间隔为30s，即主干道车辆正常通行的时间间隔。

定时时间到，T L=1，否则，T L=0。

T Y：表示黄灯亮的时间间隔为5s。

定时时间到，T Y=1，否则，T Y=0。

T H：表示支干道绿灯亮的时间间隔为20s。

定时时间到，T H =1，否则，T H =0。

S T：表示定时器到了规定时间后，由控制器发出状态转换信号。

由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

3.3基本逻辑功能框图4. 交通信号灯控制电路的电路设计4.1定时电路的设计定时器在信号的S T 作用下，首先清零，然后随着脉冲的到来，定时器从零开始进行增1计数并向控制器提供定时信号T L 、T Y 及T H 。

红绿灯数字逻辑电路设计，咱也来聊聊嘿，各位朋友们，今天咱们不聊那些高大上的科技新闻，也不谈那些让人头晕的编程语言，咱们来聊聊咱们日常生活中经常能见到的红绿灯，特别是它的数字逻辑电路设计。

你可能会说：“红绿灯？不就是红黄绿三个灯嘛，有啥好聊的？”嘿，这你就说错了，红绿灯背后可是藏着不少的数字逻辑和电路设计的小知识呢！一、红绿灯的基本工作原理咱们先来说说红绿灯的基本工作原理。

红绿灯啊，其实就是一个交通指挥员，它用红、黄、绿三种颜色的灯光来告诉咱们什么时候该停车，什么时候该走。

红灯一亮，那就是告诉你：“嘿，哥们儿，停一停，现在不能走！”绿灯一亮，那就是说：“好嘞，现在可以走了，注意安全！”黄灯呢，就是过渡一下，告诉你：“哎，哥们儿，准备准备，要变灯了！”二、数字逻辑电路是啥？说到红绿灯的数字逻辑电路设计，咱得先明白啥是数字逻辑电路。

其实啊，数字逻辑电路就是一堆电子元件（比如二极管、晶体管啥的）按照一定的逻辑规则连接在一起，能够实现一些特定的功能。

比如咱们常用的计算器、电脑，还有咱们今天要说的红绿灯，都离不开数字逻辑电路。

三、红绿灯的数字逻辑电路设计红绿灯的数字逻辑电路设计啊，说起来也简单，但里面可是有不少门道的。

咱们知道，红绿灯得按照一定的顺序和时间来变换颜色，对吧？那这就需要一个计数器来帮忙了。

这个计数器就像咱们平时数数一样，数到一定的数量就换个灯。

咱们先来看看红绿灯的电路结构。

红绿灯电路啊，主要包括四个部分：脉冲发生器、计数器、译码器和信号灯。

脉冲发生器就像个心脏，不停地发出“滴答滴答”的脉冲信号，给计数器提供动力。

计数器呢，就像咱们数数一样，数到一定的数量就告诉译码器：“嘿，该换灯了！”译码器呢，就像个翻译官，把计数器的指令翻译成咱们能懂的灯光信号，然后控制信号灯亮起来。

咱们再来说说计数器的设计。

计数器啊，其实就是个能数数的电路。

它有个特点，就是能记住自己数了多少个数，然后按照一定的规则来变换数字。

3、定时系统设计 根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动 装入不同定时时间的定时器，以完成30秒、20秒、 5秒的定时任务。 定时器：由两片CD4029构成的二位十进制可预置减 法计数器完成。 时间显示：时间状态由两片74ls47和两只数码管对减 法计数器进行译码显示。 预置数：通过三片8路双向三态门74ls245完成。一 输入数据到减法计数器的置入由状态译码 器的输出信号控制不同的74ls245的选通信 号来实现。
设计方案
该交通灯控制系统的组成框图如下图所示
译码、
红灯闪烁控制器
置数控制
状态控制器
秒脉冲发生器
交通灯控制系统工作框图
状态控制器：主要用于记录十字路口交通的工作状 态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。 秒信号发生器：产生整个定时系统的时基脉冲。 减法计数器：对秒脉冲减计数，达到控制每一种工 作状态的持续时间。其回零脉冲使状态控制器完 成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工 作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法 计数器的状态由BCD译码器译码、数码管显示。 在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控 制电路，使红灯闪烁。
例如： 当状态控制器在S1（Q2Q1=01）或在S3 （Q2Q1=11）时，要求减法计数器按初值5 开始计数，故采用S1、S2为逻辑变量而形 成的控制信号Q1去控制输入数据接5的 74ls245的选通信号。由于选通信号要求低 电平有效，故Q1经一级反相器后接在 74ls245的选通地信号端。 同理：30秒用主干道绿灯信号选通。 20秒用支干道绿灯信号选通。
状态控制器电路为：
2、状态译码器设计 主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主 要取决于状态控制器的输出状态。对于信 号灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。 它们之间的关系如下真值表：

课程设计报告课程: 数字电路题目:交通信号灯的自动控制院系: 淮北师范大学信息学院专业: 2012级电子信息科学与技术学号: 201218052034姓名: ***指导老师: **完成日期: 2014 年 06 月 06 日一、课程设计题目：交通信号灯的自动控制背景：随着经济建设的发展，交通日益繁忙，事故时有发生为了保障行人和行车的安全，在十字路口上，都增设了交通灯控制器。

而且大道通常有车，小道很少有车。

设计要求：1、通常情况下，大道绿灯亮，小道红灯亮。

2、若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再经过4秒，大道由黄灯变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯。

3、小道变绿灯后，则经过10秒钟后自动由绿灯变为黄灯，在经过4 秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。

设计说明和提示:1、灯的变化出现四个状态，用“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，其状态表如下：表一大道小道绿（G大）黄（Y大) 红（R大）绿（G小) 黄（Y小）红（R小）1 0 0 0 0 10 1 0 0 0 10 0 1 1 0 00 0 1 0 1 02、原理图分析：控制器：信号灯有四个状态，所以可以用两位二进制数控制这四个状态。

信号灯的四个状态可以用74ls161的两个输出端Q 0Q 1作为控制信号，Q 0Q 1通过与非门芯片控制交通灯，信号灯的状态作计时器的选通信号。

计时器：74ls161通过同步置数构成四秒、六秒、十秒计时器，置数端作为通过门电路做控制器的时钟信号。

秒信号：NE555可构成秒脉冲发生器，做计时器的控制信号。

检测信号：当小道来车时使计时器和控制器选通端选通。

二、设计原理：1、主控电路的设计：由表1可知道路信号灯的亮灭可由两位二进制数Q1Q0的状态表示， 则可以写出信号灯的状态表达式：G 大=01Q Q ；Y 大=1Q Q0； R 大=Q10Q +Q1Q0=Q1 G 小=Q10Q ；Y 小=Q1Q0；R 小=01Q Q +1Q Q0=1Q表达式中Q1Q0的状态可有计数器74LS161的Q1和Q0的两个输大道信号灯 小道信号灯秒信号控制器驱动器计数器出端来表示。

交通灯控制器+数字电路课程设计报告交通灯控制器是交通管理系统中的重要组成部分，其主要作用是控制道路上的交通信号灯。

随着数字电路技术的发展，交通灯控制器也逐渐向数字化、智能化方向发展。

本文将详细介绍一种基于数字电路的交通灯控制器设计，以及该设计方案的实现和效果。

一、设计方案1.硬件设计硬件设计方案主要包括数字电路的选择、交通灯的控制模块、传感器等。

本方案选用FPGA芯片作为控制芯片，该芯片具有先进的数字信号处理能力和可编程性，便于开发和定制。

交通灯的控制模块包括红灯、黄灯、绿灯三个信号灯的控制器，以及车辆、行人传感器等。

其中车辆传感器主要用来检测车流量，行人传感器主要用来检测行人通行情况。

2.软件设计软件设计方案主要包括程序的设计和调试，以及人机界面的设计和开发。

程序设计方案采用Verilog HDL语言进行实现，采用时序逻辑设计的思路来编写程序，实现红绿灯的控制和状态转移。

人机界面采用C语言进行编写，通过串口通信与控制芯片进行数据传输和控制。

二、实现过程在设计方案确定后，我们进一步开始实现。

首先是电路的焊接和测试，在确定电路正常无误后，再完成程序的编写和调试。

最后是人机接口的开发和完善。

具体实现流程如下：1.电路焊接首先进行电路布线和焊接，将FPGA芯片、光耦隔离器、电位器等元器件焊接到电路板上，以及信号灯、传感器等元器件的接入。

2.程序编写利用Verilog HDL语言编写程序，主要包括红绿灯状态的转移逻辑和相应的信号输出控制。

程序设计过程中，需要注意时序和状态的转移。

3.调试测试完成程序编写后，需要进行相应的调试测试。

通过仿真测试，检查程序逻辑是否正确，排除潜在问题。

在硬件实验平台上进行测试，确定系统能够正常工作。

4.人机界面开发利用C语言编写人机界面，实现与交通灯控制器的交互控制。

实现车辆、行人传感器的数据采集和显示，以及人手动控制交通灯的功能。

三、实现效果通过测试和实验验证，本文的交通灯控制器设计方案具有以下优势：1.使用FPGA芯片作为控制芯片，具有较强的可编程性和数字信号处理能力。

交通信号灯课程设计 数电一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握数字电路基础知识，特别是逻辑门电路的工作原理；2. 使学生了解交通信号灯的基本工作原理，并能运用数字电路知识分析信号灯的控制逻辑；3. 引导学生掌握运用数字电路设计简单控制系统的方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学数字电路知识解决实际问题的能力，如设计交通信号灯控制电路；2. 提高学生动手实践能力，学会使用数字电路实验设备，进行电路搭建和测试；3. 培养学生团队协作和沟通能力，通过小组讨论、展示等形式，共同完成课程任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣和热情，激发他们探索科学技术的欲望；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据和分析，养成良好实验习惯；3. 增强学生的安全意识和社会责任感，让他们明白交通信号灯在保障交通安全中的重要作用。

本课程针对电子技术相关专业的高中生，充分考虑学生的认知水平、兴趣和实际需求，将理论知识与实际应用紧密结合。

通过本课程的学习，学生不仅能够掌握数字电路的基本知识，还能将所学应用于实际交通信号灯控制系统的设计与分析，培养他们的创新意识和实践能力。

课程目标的设定旨在使学生在知识、技能和情感态度价值观等方面取得全面进步。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 数字电路基础知识：- 逻辑门电路原理及功能（对应教材第二章第一节）- 组合逻辑电路设计方法（对应教材第二章第二节）- 时序逻辑电路原理及功能（对应教材第二章第三节）2. 交通信号灯控制逻辑：- 交通信号灯基本工作原理（对应教材第三章第一节）- 数字电路在交通信号灯控制中的应用（对应教材第三章第二节）- 交通信号灯控制电路设计方法（对应教材第三章第三节）3. 实践操作与案例分析：- 数字电路实验设备的使用与操作（对应教材第四章第一节）- 交通信号灯控制电路搭建与测试（对应教材第四章第二节）- 案例分析：实际交通信号灯控制系统分析（对应教材第四章第三节）教学内容安排与进度：1. 第1周：数字电路基础知识学习，包括逻辑门电路、组合逻辑电路及时序逻辑电路；2. 第2周：交通信号灯控制逻辑学习，分析交通信号灯的工作原理及数字电路在其中的应用；3. 第3周：实践操作与案例分析，学生分组进行交通信号灯控制电路的设计、搭建和测试；4. 第4周：总结与展示，各组学生展示设计成果，分享实践经验。

数电课程设计交通信号灯一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字电路基础知识，特别是组合逻辑电路的设计原理；2. 使学生了解交通信号灯的工作原理，并将其与数字电路设计相结合；3. 帮助学生理解交通信号灯时序控制的基本逻辑，并运用所学知识设计简单的时序电路。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力；2. 提高学生动手实践能力，学会使用数字电路设计软件进行电路设计和仿真；3. 培养学生团队合作精神，学会在团队中有效沟通和协作。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 增强学生的交通安全意识，让他们明白科技在生活中的重要作用；3. 引导学生树立正确的价值观，认识到知识为社会进步和人类福祉所做的贡献。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生为高中年级学生，具备一定的数字电路基础知识，对实际操作有浓厚兴趣。

教学要求：教师需注重理论与实践相结合，引导学生主动参与课堂，提高课堂互动性，确保学生在实践中掌握知识。

同时，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在课程中取得进步。

通过课程目标的实现，为学生后续学习奠定坚实基础。

二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 数字电路基础知识回顾：重点复习组合逻辑电路的设计原理，包括逻辑门、逻辑函数及其简化方法等。

教材章节：第一章 数字逻辑基础2. 交通信号灯工作原理介绍：分析交通信号灯的红、黄、绿三灯的控制逻辑，讲解时序控制的基本概念。

教材章节：第二章 时序逻辑电路3. 数字电路设计软件应用：教授学生使用数字电路设计软件（如Multisim、Proteus等）进行电路设计和仿真。

教材章节：第三章 数字电路设计软件及其应用4. 实践操作：指导学生运用所学知识，设计并实现一个简单的交通信号灯控制电路。

教材章节：第四章 实践操作教学进度安排：1. 第一周：回顾数字电路基础知识，介绍交通信号灯工作原理；2. 第二周：讲解数字电路设计软件的使用方法，进行电路设计；3. 第三周：分组进行实践操作，设计并实现交通信号灯控制电路；4. 第四周：验收成果，总结评价。

数字逻辑课程设计报告——交通灯控制器学院名称：电子工程学院学生姓名：专业名称：班级：实习时间：2013年6月3日——2013年6月14日一．系统功能概述红绿灯交通信号系统为模拟实际的十字路口交通信号灯。

外部硬件电路包括：两组红黄绿灯（配合十字路口的双向指挥控制）、一组手动与自动控制开关（针对交通警察指挥交通控制使用）、倒计时显示器（显示允许通行或禁止通行时间）。

红绿灯交通信号系统外观示意图如下图所示。

一． 任务和要求1．在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一方向是绿灯、黄灯、红灯；另一方向是红灯、绿灯、黄灯。

2．设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间是20s，另一个方向上绿灯亮的时间是黄灯绿灯黄灯绿灯30s，黄灯亮的的时间都是5s。

3．选做：当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止。

当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。

三．总体思路概述从功能上，交通灯控制信号可以划分为4个独立的模块，分别为时钟产生模块、状态转换模块、计时模块、显示模块。

各功能模块的划分及相互之间的关系如下图所示。

交通灯控制系统的4个功能模块四．单元电路设计1．时钟产生模块时钟产生模块的功能是负责产生频率为1Hz的秒脉冲信号，为计时模块提供计数脉冲。

可以用来产生时钟信号的电路有很多，如石英晶体振荡器、RC振荡器、555多谐振荡器等，可以根据频率稳定度和精确度要求选择使用。

我们用的是555多谐振荡器。

如图：4.7uf555多谐振荡器2.状态转换模块状态转换模块的功能是控制两个方向上信号灯状态的转换。

通常十字路口的交通要道分为主干道和支干道，主干道的通行时间要大于支干道的通行时间。

这里定义主干道的通行时间为30秒，支干道的通行时间为20秒，准备禁止时间为5秒。

根据主干道和支干道的通行状况可以分为4种状态。

S0：主干道通行30秒，支干道禁行30秒。

交通灯设计一.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，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

用红、绿、黄发光二极管作信号灯。

2.主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。

绿灯转换为红灯时，中间夹杂一秒的黄灯，主支干道都是如此。

3.主干道和支干道通行七秒，禁止八秒，黄灯等待一秒。

二．设计思路161的输出信号分别给二极管控制红、黄、绿灯和倒计时数码管显示。

设计分析如下：1)555电路的实现：由555电路产生CP脉冲。

期间R1=100K 。

R2=4.7K模块图如下所示(2) 161实现状态产生序列：计数器是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模值计数，因此连接一个模16的计数器，先用数码管检测模16的状态是否正确，并且显示进位，检查完后再接其后的控制部分。

（3）数字显示的实现通过7448与数码管的连接实现数字显示，原理图如下：E D 接地 C H（4）计时部分设计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来。

根据已给的实验器材一片161就可以实现。

设计思路：一：显示器部分的计时要求7-0，7-0，循环显示，根据七段显示译码器和数码管工作原理可知四位161输出信号的低三位取反作为译码器的低三位输入再将译码器最高位端置低再连接数码管即可实现其显示。

二：信号灯方面的控制主要根据161产生的十六个状态合理分配各个灯的有效状态，运用逻辑器件与非门，反相器等实现信号灯的正常闪烁。

（5）信号灯状态表如下：由真值表可求的控制电路的函数表达式：信号灯电路图如下：三.电路的组装与调试1.分别组装各个功能模块，并在组装完后初步检测电路(a)先在面包板上整体布局，再连接好电源线和地线。

组装秒脉冲发生器，完成后加电源测试，测试时可用发光二极管加在输出端，如二极管规则的闪动则电路正长，也可用示波器测试。

“交通灯控制与显示电路”综合设计实验任务与要求：1.设计一个交通信号灯控制器2.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，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

3.主干道每次放行30秒。

支干道每次放行15秒；4.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮3秒黄灯作为过渡一、实验目的1．掌握组合逻辑电路的设计方法；2．掌握时序逻辑电路的设计方法；3．初步具备数字系统的综合设计能力；4．学会数字电路的软件仿真；5．掌握数字电路的安装和调试方法。

二、实验说明1．该综合实验按分步实施方式进行。

全部实验分为四部分：第一，方案设计；第二，组合逻辑电路的设计与实现；第三，时序逻辑电路的设计与实现；第四，采用CPLD/FPGA可编程器件实现整个实验。

2．该综合设计实验采取课内外结合的方式。

第一部分实验要求在课外完成，在数字电子技术课程的理论教学之初布置综合设计实验的第一部分内容，学生边学习理论课程，边思考，逐步完成方案设计；第二部分实验主要在实验课内完成，安排在组合逻辑电路理论教学内容结束后进行；第三部分实验主要在实验课内完成，安排在时序逻辑电路理论教学内容结束后进行；第四部分实验主要在实验课内完成，安排在CPLD/FPGA可编程器件理论教学内容结束后进行。

3．该综合设计实验采用理论设计、软件仿真和电路安装与调试三步走，以提高学生的综合设计与实践动手能力。

三、实验元器件该综合实验采取两种不同的技术手段实现：1．常用中、小规模数字电路：集成逻辑门、集成编码器、集成译码器、集成数字选择器、集成计数器等。

2．CPLD/FPGA可编程器件。

元件清单：2个74LS741个74LS1383个74LS1532个74LS1922个45114个Traffic Lights7SEG-BCD 7SEG-COM-CA THODE74LS04 74LS08 74LS11 74LS21 74LS32 74LS114072 CLOCK RES SW-SPD-MOM“交通灯控制与显示电路”综合设计实验（1）——方案设计一、问题描述设计并实现一十字路口的红、绿、黄三色交通灯控制与显示电路，即每个路口设置一组红、黄、绿交通灯，按图1所示情况变化，以保证车辆、行人通行安全。

自动控制
结合光感传感器和交通 流量监测器，实现交通 灯的自动控制和亮度调 节，进一步提高节能效 果。
06
系统测试与性能评估
测试方案制定
测试目标
确保交通灯控制系统在各种场景下正常工作，满足设计需 求。
测试环境
搭建与实际交通环境相似的模拟测试环境，包括道路布局 、车辆和行人流量等。
测试工具
使用专业的测试设备和软件，如逻辑分析仪、示波器等， 对电路信号进行测试和分析。
随着环保意识的提高，可以考 虑在交通灯设计中采用更环保 的电子元器件和材料，以及更 节能的控制策略，以降低交通 灯的能耗和对环境的影响。
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THANKS
硬件电路搭建
根据设计需求，合理选用了逻辑 门电路、计数器、译码器等电子 元器件，成功搭建了交通灯的硬 件电路。
软件编程与仿真
使用VHDL或Verilog等硬件描述 语言对交通灯控制器进行了编程 ，并通过仿真验证了设计的正确 性和可行性。
经验教训分享
团队协作的重要性
时间管理的关键性
理论与实践的结合
在课程设计过程中，我们深刻体会到 了团队协作的重要性。只有团队成员 之间充分沟通、分工明确、相互支持 ，才能高效地完成设计任务。
具备手动控制功能
在特殊情况下，如交通拥堵、道路维修等，可以通过手动控制改变 交通灯的状态。
状态机设计
状态定义
根据交通灯的亮灭状态，定义不同的状态，如红 灯亮、绿灯亮、黄灯亮等。
状态转换条件
根据交通灯的时序和特殊情况，设定状态转换的 条件，如时间到、紧急车辆通过等。
状态转换实现
通过硬件描述语言（如VHDL或Verilog）实现状 态机，根据转换条件实现不同状态之间的转换。

交通灯控制器+数字电路课程设计报告交通灯控制器+数字电路课程设计报告一、设计目标本次课程设计的设计目标是利用数字电路设计交通灯控制器，实现对交通灯进行自动的控制，提高道路交通的效率和安全性。

二、设计内容本次设计的交通灯控制器采用现代电路设计的原理，实现了对交通灯的控制和自动切换，有以下功能：1. 实现三种不同颜色的信号灯：红灯、黄灯和绿灯。

2. 利用计数器实现交通灯的自动切换控制，随时切换信号灯的颜色，使道路交通流畅。

3. 能够对于不同的交通流量实现交通灯的智能控制，即根据不同的情况自动调整信号灯时间。

4. 具备故障检测和报警功能。

当交通灯控制器出现故障时，有报警提示。

三、设计理论本次课程设计采用数字电路设计原理，包括计数器、时钟电路、触发器、复用器、与门和非门等组成。

计数器是本次设计的核心部件，它能够在收到时钟信号的回馈下，实现对控制器状态的计数和调整。

时钟电路在控制器的逻辑电路中起到非常重要的作用，它能够实现对整个数字电路的时序控制，使各个部件按照一定的顺序进行工作。

触发器是本次设计中比较重要的逻辑电路，它能够实现存储、延时和状态保持等功能，是数字电路设计中经常用到的重要元件。

复用器是用于选择多输入端中的一个，并将其送到输出端的数字电路，本次设计中用到复用器，是为了实现信号灯的自动切换控制，对于信号灯三种颜色的选择进行切换。

与门和非门是数字电路中比较简单的逻辑门电路，这次设计主要用于实现交通灯智能控制的逻辑判断，实现不同情况下的信号灯切换时间自动调整。

四、设计步骤1. 确定设计元件：采用计数器、时钟电路、触发器、复用器、与门和非门等元件实现对交通灯的控制。

2. 确定电路逻辑：设计交通灯的流程图，实现对应的电路逻辑功能。

3. 进行电路布线：将设计好的逻辑系统以实际的电气元件进行实现和构造化。

4. 进行电气测试：对实际布线进行电气测试，检查元件是否在运行中正确地工作。

5. 对不足之处进行改进：根据测试结果进行适当优化和改进，确保系统在实际使用中能够正常运行。

目录1．综述 (2)1.1设计任务 (3)1.2 基本要求 (3)2．工作原理 (4)2.1 整体方框图 (4)2.2 整机工作原理 (5)3．分机电路设计与计算 (5)3.1 秒信号产生器 (5)3.2 状态控制器设计 (6)3.3 状态译码器 (7)3.4 定时系统 (8)3.5 元件功能介绍 (10)4．整机电原理图 (14)5 . 调试要点 (15)6．元器件清单 (16)7．总结 (16)8．参考资料 (17)摘要随着现代城市交通的日益拥挤，一个有效的交通指挥系统对人们的安全出行、交通流量的提升和出行效率的提高日见重要，交通灯指挥系统是这一指挥系统最基层、分布面最广的重要组成部分之一。

本课程设计就交通灯控制电路的一个实用方案作了详细的分析与设计，它结合我们在校所学的模拟电子、数字电子、计算机等有关学科的知识，并参考了许多实用的参考方案，在此基础上，综合利用了数字逻辑功能这一强大工具，引入了电子设计自动化技术，还运用了protel软件等手段来完成电路方案及PCB印制板的设计。

本设计方案比较新颖，巧妙地采用了8总线收发器和可预制可逆计数器，使设计更灵活，而且还设置了完整的倒计时功能设计，因而控制和显示方案具备，更主要的优点是功能已接近软件设计，可按需要较容易地变化通行时间或扩展功能，本文所设计的方案完善，具有较好的实用价值。

关键词状态控制器定时系统秒脉冲发生器译码器计时器前言随着我国城市化建设的发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入了寻常老百姓的家庭，再加上政府大力发展公交车、出租车，使得道路上车辆越来越多，许多大城市如北京、上海、南京等均出现了道路交通超负荷运行的情况。

所以，如何采用合适的控制方法，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。

在这种情况下，道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作用，并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。

交通控制器的设计有采用软硬件两种方案。

实训五 交通信号灯一、目的（1）培养数字电路的设计能力（2）掌握交通信号灯控制电路的设计、组装和调试方法。

二、内容及要求1、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）每次绿灯变为红灯时，黄灯先亮5秒，此时原红灯不变。

（3）用十进制数字晃示放行及等待时间。

2、用中小规模集成电路组成交通信号灯电路，并用EWB 进行仿真。

3、画出各单元电路图、整机逻辑图和逻辑电路图，写出设计、实验总结报告。

交通信号灯控制电路框图1、主控制器十字路口车辆运行情况有4种可能：①设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯亮和支红灯亮，持续时间为30秒；②30秒后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯亮和支红灯亮，持续时间为5秒；③5秒后，主干道不通行，支道通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20秒；④20秒后，主道仍不通，支道停车，这种情况下主红灯和支黄灯亮，持续时间为5秒。

要求主控制器电路也有4种状态，设这4种状态为：0S 、1S 、2S 、3S 。

状态图如下图所示。

主控制器的状态图用二---十进制计数器74LS90来实现，采用反馈归零法构成4进制计数器。

如下图所示。

X1主控制器的逻辑图2、计数器计数器有两个作用：一个是根据主干道和支干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求，进行30 秒、20秒、5秒3种方式的计数；二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。

计数器除需要秒脉冲作用时钟信号外，还要受主控制器的状态控制。

计数器的工作情况为：计数在主控制器进入0S 状态时开始30秒计数；30秒后产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入1S 状态，计数器开始5 秒计数；5 秒后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入2S 状态，计数器开始20 秒计数；20 秒后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入3S 状态，计数器开始 5 秒计数；5 秒后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入0S 状态，开始新一轮循环。

交通灯控制电路设计数电课程设计+数字电路课程设计第一篇：交通灯控制电路设计数电课程设计+数字电路课程设计目录一、课程题目 (2)二、设计要求 (2)三、系统框图及说明 (2)四、单元电路设计 (4)五、仿真过程与效果分析 (12)六、体会总结 (13)七、参考文献 (13)《一》课程设计题目：交通灯控制电路设计《二》设计要求：1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行时间为20秒，时间可设置修改。

2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。

5、同步设置人行横道红、绿灯指示。

《三》系统框图及说明：1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图1-1 所示。

它主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器和脉冲信号发生器组成。

脉冲信号发生器用的是555 定时器；计时计数器是由74LS160 来完成、输出四组驱动信号T0 和T3 经信号灯转换器(4 片7448)来控制信号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

（图1-1）2、信号灯转换器状态与车道运行状态如下：S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行, 人行道禁止通行G1=1：主干道绿灯亮 Y1=1：主干道车道黄灯亮R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮G2=1：支干道车道绿灯亮Y2=1：支干道车道黄灯亮R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮四．单元电路设计1．主控电路：1).原理：通过一片 74LS160，选择其 4 个状态、分别为(00 01 10 11)分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支00->(30 秒)01->(5 秒)10->(20 秒)11（5 秒）{循环图}。