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交通信号灯控制电路的设计一、设计任务与要求1、任务用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯，设计一个甲乙两条交叉道路上的车辆交替运行，且通行时间都为25s的十字路口交通信号灯，并且由绿灯变为红灯时，黄灯先亮5s，黄灯亮时每秒钟闪亮一次。
2、要求画出电路的组成框图，用中、小规模集成电路进行设计与实现用EAD软件对设计的部分逻辑电路进行仿真，并打印出仿真波形图。
对设计的电路进行组装与调试，最后给出完整的电路图，并写出设计性实验报告。
二、设计原理和系统框图（一）设计原理1、分析系统的逻辑功能，画出其框图交通信号灯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。
秒脉冲信号发生器是该系统中定时器和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1 交通灯控制电路设计框图图中：Tl：表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25s，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5s。
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。
它一方面控制定时器开始下一个工作状态的定时，另一方面控制着交通信号灯状态转换。
2、画出交通信号灯控制器ASM图（1）甲车道绿灯亮,乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行,乙车道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔TL时控制器发出状态信号ST转到下一工作状态。
（2）乙车道黄灯亮乙车道红灯亮。
表示甲车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乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔TY时控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时 控制器发出状态转换信号ST转到下一工作状态。
学院：班级：姓名：学号：姓名：学号：姓名：学号：序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。
为此，笔者从数字电子的方向对交通灯进行了深入的研究，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。
内容摘要课程设计目的:数字电子技术课程设计是数字电子技术课程的实践环节,是对学生学习数字电子技术的综合训练.学生根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求,独立进行电路设计,工程估算,实验测试与调整,制作(在实验板上)电子产品和写出实验总结报告.通过这一电路综合性实践训练,要达到深化所学的理论知识,培养综合运用所学知识的能力,掌握一般电路的分析方法,增强独立分析问题与解决问题的能力.通过这一综合训练培养学生严肃认真的工作态度和科学作风,为今后从事电路设计和研制电子产品打下初步基础.1．满足所示的顺序工作流程图。
图中设大道方向的红、黄、绿灯分别为DR、DY、DG，小道方向的红、黄、绿灯分别为XR、XY、XG。
设计一个十字路口交通信号灯定时控制器，其要求如下：它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即大道方向绿灯亮，小道方向红灯亮；大道方向黄灯亮，小道方向红灯亮；大道方向红灯亮，小道方向绿灯亮；大道方向红灯亮，小道方向黄灯亮2．应满足两个方向的工作时序。
即大道方向亮红灯时间应等于小道方向亮黄、绿灯时间之和，小道方向亮红灯时间应等于大道方向亮黄、绿灯时间之和。
时序工作流程图见图3所示。
图3所示，大道、小道方向绿、黄、红灯亮时间分别6秒、4秒、29秒，一次循环为39秒。
其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯间歇是静止，当检测到小道有车到来的时候，所有电路才开始工作，在小路没有车到之前一直要保持大路亮绿灯，小道一直保持红灯，在小道亮绿灯的时候，检测大道的来车数量，假如超过三辆车，则要立马执行下一个状态，保证车辆通行正常。
交通灯控制电路设计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；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线内。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
1、设计目的1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
2、设计任务与要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。
设计30s和20s计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，设置5s计时显示电路。
3、原理电路设计(1)设计逻辑流程(2)方案比较及整体电路方案一：根据题目，主支干道红绿灯分时亮可以分成四种状态。
若采用两个JK触发器即可满足。
考虑到主支干道计数的不同，需要从计数器那里产生一个信号，来使JK触发器改变状态。
当然可以通过逻辑推导，然后用各种基本的数字器件，如与非门，来产生一个满足要求的信号。
但是用到的器件比较多，而且布线较复杂。
所以不采用这个方案。
方案二：鉴于方案一，考虑采用中规模集成电路，因此选择使用了数据选择器。
将计数器某个计数到的信号，如5s，接到数据选择器的数据输入端，然后将由JK触发器产生的表明四种状态的信号Q2和Q1接到数据选择器的地址代码端。
这个方案解决了方案一的问题，所以采用了这种设计方法。
方案三：按照JK触发器习惯的接法，由数据输出端来的信号接到J或K，但是若计数器采用置零的方式，信号有效的时间很短，这就要求触发器有较高的扫描频率，但是计数器的频率已经固定是1s，造成同一个频率电路，却需要不同的频率。
因此采用直接接进触发器的使能端。
至此，确定了最后的方案。
(3)单元电路设计及电路的工作原理为了便于分析,把一些单元电路从整体电路中分离出来,同时为了电路的简洁明了,分析电路的逻辑时,还把次要的元件暂时移除.单元电路各部分以及功能如下:控制电路主控电路是本课题的核心，主要产生30s、20s、5s三个定时信号，它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯，另一方面控制定时电路启动。
数电课程设计交通灯设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字电路基础知识，掌握交通灯控制系统中的逻辑门、触发器等组件的工作原理；2. 学习并运用组合逻辑设计方法，设计出符合实际需求的交通灯控制电路；3. 了解交通灯系统的基本功能要求，掌握时序逻辑在交通灯控制系统中的应用。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并搭建简单的交通灯控制电路；2. 培养动手实践能力，通过实际操作，调试并优化交通灯控制电路；3. 学会使用相关软件（如Multisim等）进行电路仿真，验证设计方案的正确性。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力，培养集体荣誉感；2. 增强学生对电子技术的兴趣，激发创新意识，培养勇于探索的精神；3. 通过实际操作，培养学生严谨、细致的工作态度，提高安全意识。
本课程旨在帮助学生掌握数字电路基础知识，运用所学设计并实现交通灯控制电路。
课程注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和创新精神。
针对学生的年龄特点和知识水平，课程目标设定具体、可衡量，以便教师进行有效的教学设计和评估。
1. 数字电路基础知识回顾：逻辑门、触发器、计数器等基本组件的工作原理与应用；2. 交通灯控制系统的功能需求分析：学习交通灯系统的基本工作原理，明确设计目标和功能要求；3. 组合逻辑设计：运用逻辑门设计交通灯控制电路，实现红、黄、绿灯的切换控制；4. 时序逻辑设计：学习时序逻辑在交通灯控制系统中的应用，设计定时切换电路；5. 交通灯控制电路的搭建与仿真：动手实践，搭建交通灯控制电路，运用Multisim等软件进行仿真测试；6. 教学内容的安排和进度：a. 数字电路基础知识回顾（1课时）b. 交通灯控制系统的功能需求分析（1课时）c. 组合逻辑设计（2课时）d. 时序逻辑设计（2课时）e. 交通灯控制电路的搭建与仿真（2课时）7. 教材章节：本教学内容主要参考教材中关于数字电路设计、组合逻辑与时序逻辑设计的相关章节。
交通灯课程设计报告篇1正常红绿灯运行分有四个模式1.南北方向绿灯通行，东西方向红灯2.南北方向黄灯通行，东西方向红灯3.东西方向绿灯通行，南北方向红灯4.东西方向黄灯通行，南北方向红灯5.执行第一步交通灯课程设计报告篇2本设计主要是介绍了单片机控制下的交通灯控制系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：东西、南北两干道交于十字路口，各干道有一组红、绿、黄三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行。
南北方向为主干道，通行时间为12秒；东西方向为支干道，通行时间为9秒。
通行时间最后3秒，绿灯灭，黄灯闪烁，黄灯闪烁完毕变更通行车道。
通行时间由数字显示器显示。
交通灯课程设计报告篇3状态1：南北方向绿灯通行12秒，东西红灯禁止通行15秒，分别倒计时；状态2：南北方向黄灯提醒3秒，东西继续红灯倒计时；状态3：东西方向绿灯通行9秒，南北方向禁止通行12秒；状态4：东西方向黄灯提醒3秒，南北继续红灯倒计时；状态5：执行状态1，反复循环交通灯课程设计报告篇4记住这个点就可以设计软件了。
首先要有时间基础，倒计时从哪来呢？1，延时通过死循环卡主软件的运行来达到延时效果，程序执行效率极低，不可取。
2，定时通过定时器产生时基。
软件设置50ms产生一次定时中断，在中断执行函数中做计数。
50ms执行一次中断函数，通过one_sec_flag累加到20判断时间过去了一秒。
设置一秒标志位scan_flag置一。
在主函数while循环里判断标志位，如果是1，则倒计时计数值减一，即完成了倒计时的软件设计思路交通灯课程设计报告篇5随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。
本交通灯控制系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。
从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题。
系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。
目录1引言 (1)1.1课题的背景及意义 (1)1.2关于本案 (2)2 总体设计方案 (2)2.1设计思路 (2)2.2方案选择 (2)2.3总体方案设计 (3)3 系统硬件设计 (3)3.1系统硬件框图及工作原理 (3)3.2芯片选择及引脚说明 (4)3.3各模块电路 (10)3.4LED显示接口电路 (13)4 系统程序设计 (14)4.1程序设计思路及流程图 (14)4.2存储器及I/O口接口地址 (17)4.3LED显示电路有关编程 (17)5交通灯控制系统的调试 (18)5.1调试方法 (18)5.2调试及性能分析 (18)6 测量结果 (19)7 结束语 (19)参考文献 (20)附录............................................. 错误！未定义书签。
11引言1.1 课题的背景及意义在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们无时无刻不与交通打交道。
随着我国国民经济的迅速发展和人口的快速增加，人们对各种交通车辆的需求更是越来越大，交通工具的迅猛发展以及道路资源的局限性，给城市交通带来巨大的压力，交通拥堵问题已成为影响现代城市可持续发展的重要因素。
要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的技术手段加以实现。
作为车辆通行瓶颈所在的十字路口，通过研究其车辆通行规律，找出提高其车辆通行效率，对缓解交通拥堵，提高道路畅通率具有十分现实的意义。
国内的在十字路口的交通灯，一般用红、绿、黄三种颜色的指示灯和一个倒计时的显示计时器来控制行车。
且绝大多数交通灯的时间都是设定好的。
现在十字路口的交通灯存在着两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，一般主干道车辆较多，放行时间长些；副干道车辆较少，放行时间短些的问题，甚至可能出现一条车道上排着很长的车队，而另一条车道上没有车辆的情况；再者没有考虑到当有紧急车辆（如119、120）通过时，两车道应自动转为特种车辆放行，其他车辆禁止通行的状态；还有欠缺对盲人这个特殊群体穿过道口时所遇困难的考虑[2]。
传统的交通灯控制系统存在的这些缺点，说明传统的交通灯控制系统已经不能适应当前城市交通发展的要求，不能最高效地利用城市的交通道路资源。
城市交通控制系统是一个综合度高而又复杂的问题，关系到政策、机构、体制、管理、成本、基础设施建设和投资各方面问题。
道路交通控制系统在近百年的发展中，经历了从手动到自动、从无感应控制到有感应控制、从固定配时到灵活配时、从单点控制到干线控制、从区域控制到网络控制的长远发展历程。
我国的交通是从新中国成立之后才开始发展的，起步较晚，但随着我国经济和社会高速发展对交通的需求急剧增加，对原有交通控制系统提出了严峻的挑战。
城市交通发展的规划应在广泛借鉴和吸取国外先进经验的基础上，结合我国城市交通运输的现状和存在的问题，建立并健全适合我国交通的城市交通控制系统。
近年来，国家虽然不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上城市机动车的增长速度，我国城市仍普遍存在道路面积偏低的问题，这也是制约着我国大城市发展的一个重要原因。
随着交通需求越来越旺盛，车多、路多了，但运营成了瓶颈，运输效率逐步下降。
我国与发达国家在车辆、道路、交通管理系统、人工智能技术在交通管制中的应用、信息采集和提取等方面存在着很大的差距。
由于交通控制系统不健全等原因，我国交通道口的交通事故率居高不下，且随着城市交通运量逐年的增长，城市车流行驶速度逐年下降，这些都是由于交通通行不佳。
1.2关于本案针对整个交通控制系统的发展状况，本设计根据道路交通拥挤，十字路口经常出现拥堵的情况，运用智能、集成，且功能强大的单片机芯片为控制核心，设计出了十字路口智能交通灯控制系统，以改善十字路口实时通行状况。
本设计与传统交通灯比较，有以下几点改进措施：1）可根据十字路口的各道口车流量自动调节通行时间；2)拥有车流量检测电路和特种车辆自动通行控制模块，设计紧急切换开关；3）进行软件系统的设计，采用汇编语言编写，简单、方便。
智能交通灯控制系统将有效地解决日趋严重的道路拥挤现象，缓解城市的交通压力，减少交通事故发生率；减少了交通管理人员的大部分工作量，并为人们的出行节省了大量时间，创造出更多的社会价值，提高经济效益。
2 总体设计方案2.1设计思路交通灯一般设置在十字路口，用红、绿两种颜色的指示灯，并加上显示倒计时的计时器来控制车辆通行。
采用标准AT89C51单片机作为控制器，采用3位LED数码管显示通行倒计时；左拐、右拐、直行及行人的通行指示灯采用的是高亮发光二极管；LED显示采用动态扫描，以节省端口数。
该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，耗电少，可靠性高等优点2.2方案选择能实现此电路的方法很多，我们根据实际将范围定在以下几个比较切合我们的方案中。
第一种方案：采用数字电子技术实现。
用基本的555芯片（利用单稳态实现定时），计数芯片（如74LS163，74LS160等）完成计时功能，控制电路芯片，译码芯片（如74LS138）等基本芯片，结合电阻，电容等基本元件，通过逻辑电路实现交通灯的功能。
第二种方案：使用单片可编程来实现交通灯的功能。
利用单片机的外围扩展，显示电路构成基本硬件。
然后编程实现对定时，控制，显示电路的控制，然后调试，完成设计。
结合实际情况，根据课程设计任务书的要求，经过用心的思考，最终决定选用第二种方案的设计思路对交通灯控制系统进行设计。
2.3总体方案设计本设计研究的是基于AT89C51单片机的交通灯智能控制系统。
根据交通控制系统的设计原理，阐述了硬件和软件方面开发的整个过程。
主控系统采用AT89C51单片机作为控制器，控制通行倒计时及右拐、右拐、直行、行人的通行，占用端口少，耗电也最小。
系统电源采用独立的+5V稳压电源，有各种成熟电路可供选用，使此方案可靠稳定。
该设计可直接在I/O口上接按键开关，精简并优化了电路。
结合实际情况，显示界面采用点阵LED数码管动态扫描的方法，满足了倒计时的时间显示输出和状态灯提示信息输出的要求，减少系统的复杂度。
3 系统硬件设计3.1系统硬件框图及工作原理（1）硬件框图该交通灯控制系统有以下几个部分组成：车辆检测、单片机、驱动和显示电路。
如图2-1所示：图 2-1系统硬件组成总框图（2）系统工作原理本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更具人性化。
在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。
由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生输入，由信号灯状态模块，LED倒计时模块输出。
系统进入工作状态，LED数码管实时显示数据倒计时，执行交通灯状态显示控制，在此过程中若有控制信号和实时车流量检测信号，可对异常状态进行实时控制，随时调用中断，达到修正通行时间满足不同时间不同路况的需求。
3.2 芯片选择及引脚说明AT89C51是一种高效微控制器，它是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory) 和128×8位的随机存取数据存储器(RAM)，该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，它与MCS-51系统产品兼容，AT89C51单片机功能强大，具有8Kb中央处理器（CPU）和4KbFlash程序存储器，性价比高，可应用于很多要求高性价比的场合，灵活地应用于各个控制领域。
3.2.1AT89C51的引脚功能AT89C51为双列直插（DIP）式封装的51单片机芯片，有40条引脚，其引脚示意及功能分类如图3-2所示。
图3-2 89C51单片机引脚图各引脚功能说明如下：（1）主电源引脚Vcc（40脚）：接+5（1±20﹪）V电源正端；Vss（20脚）：接地。
（2）I/O引脚P0口（39~32脚）：P0.0~P0.7统称为P0口。
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O 口,分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。
作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器时，这组端口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当Flash进行校验时，P0口输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口（1~8脚）：P1.0~P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。
P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
P1口被外部下拉为低电平时，输出电流，是因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在Flash编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口（21~28脚）：P2.0~P2.7统称为P2口，一般作为准双向I/O使用。
P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P2的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路。
当对P2端口写“1”时，内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使）。
在用时，由于内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256B时，P2口用作高8位地址总线。
当给出地址为“1”时，它就利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读/写时，P2口便输出其特殊功能寄存器的内容。
在FLASH编程和校验时，P2口接收高八位地址信号和控制信号。
P3口（10~17脚）：P3.0~P3.7统称为P3口。
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路接收输出电流。
当P3口写“1”时，通过内部的上拉电阻上拉为高电平并作为输入口。
此时由于外部下拉为低电）。
除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功平，P3口将输出电流（IIL能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
P3口第二功能祥见表3-1 ：表 3-1 P3口第二功能表（3）外接晶体引脚XTAL1(19脚)：它在单片机内部是一个反向放大器的输入端，构成了片内振荡器。
当采用外部时钟时，HMOS 单片机的该引脚应接地；CHMOS 单片机的该引脚作为外部振荡信号的输入端。
