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数字电路课程设计--交通灯控制器的设计院系：姓名：指导教师：完成日期：2011年6月7日数字电路课程设计--交通灯控制器的设计一、课程设计目的1．熟悉集成电路的引脚安排2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
3.了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理4.学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。
二、设计要求及原理：要求：设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。
主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1 s。
依次循环。
当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯(8s)，当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯(4 s)。
用MG，MY，MR，CG，CY，CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。
原理：根据设计要求可知，各灯状态转换的周期为12s，因此可设计一个12进制的加计数器，来控制秒数，当计数值达到1011时，通过反馈置数法，将计数器清零，从而达到循环效果。
列出每秒各灯亮的情况的真值表，通过真值表得到相应的逻辑图，便可实现对交通灯的控制。
三、设计步骤：1、根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如下：交通灯控制器真值表：QD QC QB QA MG MY MR CG CY CR 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 10 1 1 1 0 1 0 0 0 11 0 0 0 0 0 1 1 0 01 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 X X X X X X 1 1 0 1 X X X X X X 1 1 1 0 X X X X X X 1 1 1 1 X X X X X X2、从元器件库中拖出逻辑转换仪，根据交通灯控制器的真值表，获得MG的最简逻辑表达式。
数电课程设计交通灯电路课程设计报告书姓名:学号:专业班级:指导老师:日期:一.设计背景 (3)二任务和要求 (3)三、总体方案 (3)(1)主要功能为： (4)(2)简单原理如下： (4)(3)总体方案原理图 (4)四、单元电路的设计： (6)(1) 时钟脉冲产生电路： (6)(2)计时控制电路： (6)(3) 主控电路 (7)(4).交通信号显示电路 (8)(5).倒计时 (9)五总体电路图 (10)六、波形图 (11)七电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。
(11)八分析和总结 (11)一.设计背景在现代城市中，人口和汽车日益增长，市区交通也日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。
因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。
交通信号灯常用与交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。
有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。
二 任务和要求红绿灯交通信号系统外观示意图如图1所示。
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30s ，黄灯亮的的时间都是5s 。
三、总体方案在一个有主、支干道的十字路口，主、支干道各设置一组红、黄、绿三色的交通灯。
红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行。
在绿灯变为红灯之前，黄灯先亮5秒，以提示未通行的车辆准备停车。
由于主干道车辆较多，所以要求主干道处于通行状态的时间长一些，设为30秒；而支干道通行时间为20秒。
倒计数 计时器绿灯黄灯红灯 红 黄 绿灯 灯 灯(1)主要功能为：1.实现红绿灯的交通管制功能；2.在红绿灯交换的前5秒，由黄灯提示司机注意，准备停车，且此时绿灯熄灭；3.可适应主次干道不同的车流量的需要，拟设计主干道的车辆通行时间为30秒，支干道的车辆通行时间为20秒；4.采用倒计时的方式，提示司机剩余时间。
前言现如今，随着人口和汽车的日益增长，城市交通日益拥挤，人们的安全问题也日益重要。
因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。
交通信号灯常用于十字路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。
有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。
自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化、科学化、简便化。
尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。
本设计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、黄、绿交通灯的状态转换的方法,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口交通管理的自动化。
因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。
本实验设计目的是培养数字电路的能力，掌握交通信号灯控制电路的设计方法。
设计任务及要求设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下：（1）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒。
（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。
（3）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
（4）十字路口有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间以秒为单位作减计数；（5）要求通行时间和黄灯亮的时间均可在0~99s内任意设定。
本设计由王宇同学完成。
由于所学知识有限，设计中难免出现错误，请老师批评指正。
目录第一章设计任务及设计目的 (1)第二章系统概述 (2)2.1 系统概述 (2)2.2 交通灯逻辑分析 (2)2.3总体设计方案 (2)第三章单元电路设计与分析 (5)3.1秒脉冲信号发生器的设计 (5)3.2定时器的设计 (5)3.3 控制器的设计 (6)3.4 显示电路的设计 (9)第四章综述及心得体会 (10)4.1 系统综述 (10)4.2 总结及心得体会 (10)附录 (12)附录一实验电路图 (12)附录二芯片引脚图 (13)附录三元器件清单 (16)附录四焊接电路板 (17)参考文献 (18)交通灯定时控制系统的设计、制作摘要：在城镇街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路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；绿灯亮表示该条道路允许通行。
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。
数电交通灯课程设计一、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. 使学生了解交通灯系统的基本工作原理和功能要求；3. 帮助学生理解并运用数字逻辑设计简单的交通灯控制系统。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行数字电路设计和分析的能力；2. 提高学生解决实际问题的能力，特别是在数字电路领域的应用；3. 培养学生团队合作精神和沟通能力，通过小组合作完成课程设计。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对数字电路和交通工程领域的兴趣，提高学生的专业认同感；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合；3. 增强学生的环保意识和社会责任感，关注交通系统对环境和社会的影响。
课程性质：本课程设计旨在让学生将所学的数字电路知识应用于实际交通灯控制系统的设计，提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点：学生为高中年级，已具备一定的数字电路基础，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，充分调动学生的积极性和创造性。
通过课程设计，使学生能够将所学知识运用到实际中，提高解决实际问题的能力。
同时，注重培养学生的团队协作和沟通能力，提升学生的综合素质。
在教学过程中，关注学生的情感态度和价值观的培养，使学生在掌握知识的同时，形成正确的价值观。
二、教学内容1. 数字电路基础知识回顾：组合逻辑电路原理、逻辑门电路、触发器；2. 交通灯系统原理：交通灯工作流程、时序控制要求、信号灯逻辑关系；3. 数字电路设计方法：真值表、逻辑表达式、逻辑图；4. 交通灯控制系统设计：系统需求分析、电路设计、仿真验证；5. 教学案例解析：分析实际交通灯控制系统案例，提炼设计方法和技巧；6. 实践操作：分组进行交通灯控制系统的电路搭建和调试；7. 课程总结与展示：各小组展示设计成果，分享设计经验和心得。
教学内容安排与进度：第一课时：回顾数字电路基础知识，介绍交通灯系统原理；第二课时：学习数字电路设计方法，分析交通灯控制系统需求；第三课时：分组进行电路设计，教师巡回指导；第四课时：实践操作，各小组进行电路搭建和调试；第五课时：课程总结与展示，学生分享交流。
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。
西安邮电学院数字电路课程设计报告书——交通灯控制器院部名称：电子和信息学院专业名称：光电信息工程班级：光电0801学生姓名：陈笛（24）实习时间：2010年12月20日至2010年12月31日注释：交通灯控制器是可以自动控制交通灯并以倒计时的方式显示出时间来，方便行人和车辆在通行时有条不紊的通行，达到交通井然有序，出行人员安全快捷的到达目的地的效果。
本次实验的就是想通过这样的一个实例，来结合数字电路课程的学习共同实现这样的一个使用工具，达到理论和实践相结合的目的。
一：课程设计题目：交通灯控制器二：任务和要求：设计一个十字路口控制交通秩序的交通灯，满足以下条件：1.显示顺序为其中一组方向是绿、黄、红；另一方向是红、绿、黄。
2.设置一组数码管以倒计时的方式显示语序通行或禁止通行时间，其中支通道绿灯的时间是20s，另一个方向上主通道的绿灯亮的时间是30s，黄灯亮的时间都是5s.3.选做1：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。
4.选做2：用两组数码管实现双向倒计时显示。
三：总体方案的选择：1．交通灯控制器功能概述：交通灯控制器是可以自动控制交通灯，以倒计时的方式显示时间。
交通灯控制器是以七段显示数码管显示时间，用发光二极管来模拟交通灯。
实现这个交通灯控制器可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。
但是在这次实验中我们采用基本的数字芯片和发光二极管来实现这样的要求，采用这样的方式是：提供了这些芯片，也学习了数字电路的知识，两者的结合刚好巩固了我们对理论的加深理解。
2.交通灯亮灭和时间的确定（考虑到有四种状态，所以采用两位二进制数来控制各种状态，且二进制数用D 触发器产生）：00 东西红，主通道绿（30s ） 01 东西红，主通道黄（5s ） 10 东西绿，主通道红（20s ） 11 东西黄，主通道红（5s ） 3.方案的选择：本实验采用555电路，74ls161芯片，D 触发器，2—4译码器和七段显示数码管的相互连接来达到控制二极管发光和数码管的显示。
电子技术课程设计报告交通灯学院：电气学院专业班级：电子信息工程学生姓名：指导教师：刘正梅完成时间：20110715成绩：电子技术课程设计报告一. 设计要求设计一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口交通灯控制电路。
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。
本交通灯设计主要由秒脉冲发生器、定时器、控制器、译码显示电路组成。
秒脉冲发生器由NE555产生脉冲，定时器由74LS160实现，控制器由74LS161和74LS14组成，译码电路采用74LS48和七段数码管来显示。
控制器通过ST信号对定时器进行控制，从而显示红黄绿灯的转换（1）．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，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设计5s计时显示电路（2）．主、支干道交替通行，主干道每次放行60s，支干道每次放行45s，设计60s和45s计时显示电路（3）．用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关代替传感器作检测车辆是否到来的信号二. 设计的作用、目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。
（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
（3）了解面包板结构及其接线方法。
（4）了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理。
（5）学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。
（6）熟悉数字交通灯控制电路的设计与制作。
三. 设计的具体实现1．系统概述2．简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证，各功能块的划分与组成，全面介绍总体工作过程或工作原理。
十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行。
有一人主干道和一个支干道的十字路口如图所示。
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，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒鈡，以便让停车线以外的车辆停止运行。
因为主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要长。
1）主干道方向绿灯亮，支干道方向红灯亮。
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。
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。
课程设计论文题目：交通灯定时控制系统的设计、制作学院： ____专业： ____学号： _____姓名： ________指导教师： _________完成日期：设计任务书在城镇街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路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；绿灯亮表示该条道路允许通行。
交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。
设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下：（1）甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为 25 秒。
（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮 5 秒钟，才能变换运行车道。
（3）黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
选做扩展功能：（4）十字路口有数字显示灯亮时间，要求灯亮时间以秒为单位作减计数；（5）要求通行时间和黄灯亮的时间均可在 0~99s 内任意设定。
目录一、交通灯设计原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 二、单元电路的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (8)1、秒脉冲发生器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..82、定时器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯ ..93、控制器⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..114、译码器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯ ..145、显示部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (16)6.整个交通灯控制系统的布局⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (17)三、仿真过程与效果分析 (17)四、元器件清单 (19)五、体会总结 (20)六、参考文献 (21)七、附录一．交通灯设计原理交通灯控制系统的原理框图如图 1 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。
图中：TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为 25 秒，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 5 秒。
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。
由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
图 1 交通灯控制系统的原理框图两方向车道的交通灯的运行状态共有 4 种( 因人行道的交通灯和车道的交通灯是同步的 , 所以不考虑 ) ，如表 1 所示表 1信号灯状态车道运行状态甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：（1）图甲车道绿灯亮，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）甲车道黄灯亮，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，乙车道黄灯亮。
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。
（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。
表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。
黄灯亮足规定的时间间隔TY 时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（ 1）种工作状态。
交通灯以上 4 种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。
设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用 S0、S1、S3、S2 表示，则控制器的工作状态及功能如表 2 所示表 2 控制工作状态及其功能控制器状态信号灯状态车道运行状态S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行S2（11）甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行S3（10）甲红，乙黄甲车禁止道通行，乙车道缓行控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。
为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：AG=1：甲车道绿灯亮；BG=1：乙车道绿灯亮；AY=1 ：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮；A R=1：甲车道红灯亮；BY=1 ：乙车道红灯亮；由此得到交通灯的ASM 图，如图 2 所示。
设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当 S0 的持续时间小于25 秒时， TL=0（用判断框表示 TL ），控制器保持 S0 不变。
只有当 S0 的持续时间等于25 秒时，TL=1 ，跳转到S1，这时当S1 持续时间小于 5 秒时TY=0 ，控制器保持 S1 不变，只有当持续时间等于 5 秒时，控制器发出状态转换信号 ST（用条件输出框表示 ST），也就是说每跳转一次持续总时长为30 秒，然后转换到下一个S2 状态，满足条件又跳到S3 的总时长 30 秒工作状态。
依此类推可以弄懂ASM 图所示表达的含义。
AG BR AR BYS T1T L T Y1AR BGAY BR S T001T LT Y1图 2．画出交通灯控制器的ASM三．单元电路的设计（1）秒脉冲发生器脉冲信号发生器用的是555 定时器构成多谐震荡器，震荡频率为：f=1.43/(R1+2R)C电路图如下图：图3 秒脉冲产生器图 4 秒脉冲产生器结果（2）定时器定时器由与系统秒脉冲（由上面时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号 ST 作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从 0 开始进行加 1 计数，向控制器提供模 5 的定时信号 TY 和模 25 的定时信号 TL 。
计数器选用集成电路74LS163 进行设计较简便。
74LS163 是 4 位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。
其功能表如表所示。
表中， LD ’为置数端， RD’为清除端， EP,ET 为使能端。
图4 则为两片 74LS163 连接的定时电路图。
表3 74LS163 功能表CLK RD’LD’EP ET工作状态X0X X X置零↑10X X预置数X1101保持X11X0保持（ C=0）↑1111计数图5 74LS163 组成定时器电路图还可以用 74LS160 来实现这个定时器。
但是由于该芯片不是二进制而为十进制计数器，在进行拓展是更加方便。
其定时器电路图如下：图 6 74LS160 组成的定时器电路图（3）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状态的转换。
从ASM 图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3 所示。
选用两个 D 触发器做为时序寄存器产生 4 种状态，控制器状态转换的条件为 TL 和 TY ，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果 TL ＝ 0，则控制器保持在 00 状态；如果，则控制器转换到 Q1n+1Q0n+1＝ 01 状态。
这两种情况与条件TY 无关，所以用无关项 "X" 表示。
其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号 ST。
表 3 控制器状态转换表根据表12、 3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1 和 ST 为 1 的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中"1" 用原变量表示，"0" 用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：根据以上方程，选用数据选择器 74LS153 来实现每个 D 触发器的输入函数，将触发器的现态值加到 74LS153 的数据选择输入端作为控制信号．即可实现控制器的功能。
控制器原理图如图7 所示。
由两个双多路转换器74LS153 和一个双D 触发器 74LS74 组成控制器。
触发器记录 4 种状态，多路转换器与触发器配合实现 4 种状态的相互交换。
电路逻辑图如下：图 7 控制器逻辑图其原理为： CLK 分别送给 U7A 和 U7B 的 3 和 11 的清零端。
将 TY 接入 U4的5和U5的4和5；TY 非接入 U4的4；TL 接入 U4的 10 和U5 的 3 和 6；TL 非接入 U4 的 13。
如上图所示： 74LS74 两个D 触发器作为时序寄存器产生 4 种状态。
选用数据选择器74LS153来实现每个 D 触发器的输入函数，将触发器的的现态值加到74LS153的数据选择端作为控制信号，即可实现控制器的功能。
(4 ）译码器译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、 Q0 的 4 种工作状态，翻译成甲、乙车道上 6 个信号灯的工作状态。
控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表 4 所示。
表 4 控制器状态编码与信号灯关系表Q1Q0 AG 绿灯 AY 黄灯 AR 红灯 BG 绿灯 BY 黄灯BR 红灯00100001010100011100110010001010通过与门来简洁翻译成两路交通的亮灭，其中，黄灯的闪烁，是通过时钟信号的高低电平和Q1，Q0 的状态控制其亮灭及闪烁。
下图为译码器及交通灯部分的电路图：图 8 译码器及交通灯电路图其原理为：将定时器输出的TY 。
TY 非；TL 。
TL 非分别作用于控制器的芯片 74LS153 中，在 CLK 脉冲置于芯片74LS74 中会输出高低变化的电平。
控制器中的信号在送给由芯片74LS08 组成的译码器后再通过电路中的指示灯和200 欧的电阻从而得到交通灯的逻辑电路，这种电路的结果最终通过小灯的正常闪烁来实现。
(5 ）显示部分显示部分由 74LS48 和共阴极七段数码管组成，74LS48 作为译码器，对 74LS160 的输出信号进行译码，然后通过七段数码管显示出74LS160 的计数。
即交通灯需要显示的时间。
其设计如图下：图 9 显示部分电路图(6)整个交通灯控制系统的布局四．仿真过程与效果分析1.系统调试与结果（1）组装调试秒脉冲电路。
（2）进行定时电路的组装和调试。
当输人 1Hz 的时钟脉冲信号时，要求电路能进行增计时，当增计时到 25 时，能输电有效的定时时间到信号。
（3）调试交通灯控制器以及显示部分。
（4）判断各部分电路之间的时序配合关系。
然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
最终调试如下：接上电源, 便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为 25 秒，甲车道方向绿灯亮，行人车辆都可自由通行；乙车道方向车道的红灯亮，车辆禁止通行。
