交通灯信号控制器课程设计

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。

交通信号灯控制器课程设计报交通信号灯控制器课程报告一.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，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。

2、主、支干道交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25 秒计时、显示电路。

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。

提示：选择1HZ时钟脉冲作为系统时钟。

45秒、25秒、5秒定时信号用倒计时，计控制。

根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续45S后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续25S,之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s, 一个循环完成。

循环往复的执行这个过程。

设计中用两组红黄绿LED模拟两个方向上的交通灯，用4个7段数码管分别显示两个方向上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号1、2、时起始信号由主控电路给出，每当计满所需时间，计数器清零，由主控电路启、闭三色信号灯或启动另一计时电路。

二.设计思路本设计针对一条主干道和一条支干道汇合成的十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯提供。

根据状态机的设计规范，本次设计了四个状态之间的循环转化，其真值表及状态转化图如下所示三.程序说明1 •各输入输出变量说明：elk:计数时钟qclk：扫描显示时钟rst：复位信号，当rst为1时，控制器和计数器回到初始状态en:使能信号，当en为1时控制器开始工作，en为0时hold：特殊情况控制信号，hold为1时，主、支干道方向无条件显示为红灯seg：用于数码管的译码输出dig：用于选择显示的数码管（片选）numl：用于主干道方向灯的时间显示num2：用于支干道方向灯的时间显示light 1：控制主干道方向四盏灯的亮灭，其中，lightl[O卜lightl[2]分别控制主干道方向的绿灯、黄灯和红灯Hght2；控制支干道方向四盏灯的亮灭，其中，Hght2[0]-light2[2]分别控制支干道方向的绿灯、黄灯和红灯2 •输入输出及中间变量设置:module traffic(en,clk9qclk,rst,hold,numl,num2Jightl Jig ht2，seg，dig;input en,clk,qclk,rst9hold;output [5:0]dig;output[7:0] numl9num2;output[6:0]seg;output[2:0]lightl,light2;reg timl，tim2;reg [3:0]disp_dat;reg[6:0]seg;reg[7:0]numl，num2;reg [7:0] red 1 ,red2,green 1 ,green2,y ello wl ,y ello w2 reg[5:0]dig;reg [l:0]count;reg [ 1: OJstate 1 ,state2;reg [2: OJlight 1 Jight2;always @(en)if(!en) begingreenl<=8*b01000101;redl<=8fb00100101; yellow 1 <=8' bOOOOO 101; green2<=8*b00100101; red2<=8f b01000101; yellow2<=8,b00000101; end4 •主干道方向点亮顺序：always @ (posedge elk) //主干道 begin if(rst) beginlightl<=3f b001; numl<=greenl; end else if(hold) begin3 •初始状态设flightl<=3fbl00; numl<=greenl; end else if(en)begin if(!timl) begin case(statel)2fb00:begin numl<=greenl; statel<=2f b01; end2f b01: begin num 1 <=yellowl; statel<=2f bll; end 2'bll:b£gin numl<=redl; statel<=2f bl0; end2' b 10: begin num 1 <=yellow 1;statel<=2f b00; end default:lightl<=3,bl00; endcase endelse 〃主干道倒数计时 begin if(numl>0)if(numl[3:0]==0) begin numl[3:0]<=4,bl001; numl[7:4]<=numl[7:4]-l;lightl<=3,b001; lightlv=3'b010; lightl<=3f bl00;lightl<=3f b0X0;endelse numl[3:0]<=numl[3:0]-l;if(numl==l)timl<=0;endendelsebegin lightl<=3,b010; numl=2T b00; timl<=0; endend5 •支干道方向点亮顺序：always @ (posedge elk) //支干道beginif(rst)beginlight2v=3'bl00;num2<=red2;endelse if(hold)beginlight2v=3'bl00; num2<=red2; endelse if(en)beginif(!tim2)begintim2<=l;case(statel)2!b00:begin num2<=red2; state2<=2 f b01; end 2f b01: beginnum2<=yellow2; state2<=2f bll; end 2f bll: begin num2<=green2;state2<=2 *blO; end2' b 10: begin num2<=yellow2; state2<=2' bOO; end light2<=3f bl00; light2<=3,b010; light2<=3f b001; light2<=3f b010;default:light2<=3,bl00;endcaseendelse 〃支干道倒数计时beginif(num2>0)if(num2 [3:0]==0)beginnum2[3:0]<=4,bl001;num2 [7:4] <=num2 [7:4]-l; end else num2[3:0]<=num2[3:0] -1; if(num2==l)tim2<=0;end endelsebeginlight2<=3f b010; state2v=2'b00; tim2<=0;endend6 •数码管译码及显示：always @(posedge qclk) 〃定义上升沿触发进程begincount <= count +l T bl;end always @ (count) begincase(count)〃选择扫描显示数据2'dO : disp_dat <= numl[3:0]; 〃第一个数码管2'dl : disp_dat <= numl[7:4]; 〃第二个数码管2'd2 : disp_dat <= num2[3:0]; 〃第三个数码管2'd3 : disp_dat <= num2[7:4]; 〃第四default: disp_dat <= 0; endcaseendalways @ (count) begin case(count)数码管显示位2f d0 : dig<= 6P011111;//选择第一个数码 管显示 2f dl : dig<= 6P101111;//选择第二个数码 管显示 2P2 : dig <= 6P110111;//选择第三个数码 管显示2P3 : dig<= 6P111011;//选择第四个数码管显示default: dig<= 6^111111;endcase endalw 町s @ (disp_dat) begincase (disp_dat)〃七段译码个数码管〃选择4f b0000 : seg<= 7^0111111;〃显示” (T4'b0001 : seg <= 7^0000110; //显示T”4'b0010 : seg<= 7^1011011;〃显示”2”4f b0011 : seg<= 7^1001111;〃显示'3'4'b0100 : seg <=7^1100110; 〃显示”4”4^0101 : seg<= 7^1101101;〃显示”5”4^0110 : seg<= 7^1111101;〃显示”6”4'b0111 : seg<= 7^0000111;〃显示”7”4'bl000 : seg <= 7^1111111;4'bl001 seg <=g 曲*CW ulaion Kg LeC«l Hoti<Sxwiai Jlc XU*Sirrdat^rSatlioxiO Situldli (Brer w 釘| ◎ Ccrrc45boftRew!•... | 色 Ek.w* >•・ V«vef«r»sS>«ol*l i ・e ・od« TiaincI E *：.w7^1101111; // 显示”9”default:7P0111111;//不显示endcaseend endmodule三.仿真波形图IT - D;/t fic2/traffic - traffic 一 (Siaiolat ion Report - Sivulst ion曹 Z>Lo RdiQ vier "ojce, £s5i«rr-an« I«ol5 J>r 如生”seg<=1041kYiooiLin 1】10】1】 1】IO 】LomulOllll J10H1COO(01ICC010D 」I1UI0JumocjijuuvwuuuumifinwiRnjuinmfuuuiiifinnwuuuinjinmnjuu ififimuuuuuinnnjvuuuiJiG BOil Mil=3to 订“co 贩no»3 nca2 QClk r»t rst]38 <j>?TMoslcs Trr^Bar271邛 StatIcteivd 1205 m272MQ licl.il Q ltxhiz9：fl四.实物图。

交通信号控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解交通信号灯的基本原理和功能，掌握不同类型交通信号灯的识别。

2. 学生能够描述交通信号控制系统的组成，了解信号控制的基本流程。

3. 学生掌握基本的交通法规，理解交通信号灯变化规律及其与交通安全的关系。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析实际交通信号控制场景，提出合理的信号控制方案。

2. 学生通过小组合作，设计并实施简单的交通信号控制系统模型，提高动手实践能力。

3. 学生能够运用信息技术工具，对交通信号控制系统进行模拟和优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生遵守交通规则的意识，提高交通安全素养，形成良好的交通行为习惯。

2. 增强学生的团队协作能力，培养合作精神和问题解决能力。

3. 培养学生对交通工程领域的兴趣，激发他们为我国交通事业贡献力量的愿望。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合现实生活中的交通场景，培养学生理论联系实际的能力。

学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺、动手能力逐渐提高的阶段，喜欢探索新事物，善于合作交流。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，提高他们的实践能力。

通过课程教学，使学生达到预定的学习目标，为今后的学习和生活打下坚实基础。

二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材内容，制定以下教学内容：1. 交通信号灯的基本原理与功能：讲解交通信号灯的起源、发展，介绍红、黄、绿三种颜色信号灯的含义及作用。

2. 交通信号控制系统的组成：介绍交通信号控制系统的各个组成部分，包括信号灯、控制器、传感器等，并分析它们在交通控制中的作用。

3. 交通法规与信号灯变化规律：学习相关交通法规，使学生了解交通信号灯变化规律，认识到遵守交通规则的重要性。

4. 实际交通信号控制场景分析：分析实际交通场景，引导学生运用所学知识，提出合理的交通信号控制方案。

5. 交通信号控制系统模型设计与实施：组织学生分组，设计并实施简单的交通信号控制系统模型，提高学生的动手实践能力。

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。