数电交通灯课程设计---交通信号灯控制器设计

机械与电子工程学院课程设计报告课程名称数字电子技术基础设计题目交通信号灯控制器所学专业名称自动化班级学号学生姓名指导教师2012年 5 月25 日任务书设计名称：交通信号灯控制器一、课程设计目的这次的课程设计主要是要综合了解与运用所学的知识，通过这次的课程设计来检测这一学期所学的知识。

通过制作来了解交通灯控制系统，了解译码器、计数器、寄存器芯片的作用。

交通灯控制系统主要是实现城市交叉路口红绿灯的控制。

在现代化的大城市中，十字交叉路口越来越多，在每个交叉路口都需要有一个准确的间间隔和转换顺序，这就需要有一个安全、自动的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理。

本次的设计就是基于此目的而设计的。

二、课程设计任务和基本要求设计任务：1．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。

2．东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。

3．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。

4．如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车辆通行，特殊情况过后能恢复正常。

基本要求：1. 能够实现设计任务的基本功能；3.运用数字电子技术的理论设计、制定实验方案，并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求，字数要求3000字以上。

一、摘要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。

如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，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。

为此，通过我应用所学的知识设计了一套交通灯控制电路的方案。

交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器组成。

关键词：计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发生器二、方案选择及论证根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计是分主次干道的,两个方面的时间是不同的,东西方向通行15s,南北方向10s,这就要求我们要有两个计数器,根据我自己的经验,东西方向通行15s完,倒计时数字显示器会显示到0,然后切换到南北方向通行10s完之后, 倒计时数字显示器也会显示到0之后然后切换到南北方向,这样如此循环,这样的话我们就要设计一个16进制和一个11进制的计数器,根据我们所学和知识,可以用两片74192芯片来构成对应进制的计数器,由于是15和10之间循环切换,我们可以用利用JK触发器的翻转功能来实现两种进制计数器之间的切换;当然还有每个方向倒计时只有5s时,黄灯闪,一直到0为止,由于黄灯是当两个计数器倒计时到5时开始闪,我们就可以在这时发出一个脉冲然后一直保持到0,或者是接收0~5这段时间的脉冲都可以控黄灯只在到了这段时间才亮;还有就是一个紧急开关,我们可以控制在出现紧急情况时使用清零端使之清零,并且红灯直接接到电源,使之一直处于亮的状态。

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。

数电课程设计---交通信号灯控制器机械与电⼦⼯程学院课程设计报告课程名称数字电⼦技术基础设计题⽬交通信号灯控制器所学专业名称⾃动化班级学号学⽣姓名指导教师2012年 5 ⽉25 ⽇任务书设计名称：交通信号灯控制器⼀、课程设计⽬的这次的课程设计主要是要综合了解与运⽤所学的知识，通过这次的课程设计来检测这⼀学期所学的知识。

通过制作来了解交通灯控制系统，了解译码器、计数器、寄存器芯⽚的作⽤。

交通灯控制系统主要是实现城市交叉路⼝红绿灯的控制。

在现代化的⼤城市中，⼗字交叉路⼝越来越多，在每个交叉路⼝都需要有⼀个准确的间间隔和转换顺序，这就需要有⼀个安全、⾃动的系统对红、黄、绿灯的转换进⾏管理。

本次的设计就是基于此⽬的⽽设计的。

⼆、课程设计任务和基本要求设计任务：1．东西⽅向绿灯亮，南北⽅向红灯亮，时间15s。

2．东西⽅向与南北⽅向黄灯亮，时间5s。

3．南北⽅向绿灯亮，东西⽅向红灯亮，时间l0s。

4．如果发⽣紧急事件，可以⼿动控制四个⽅向红灯全亮，禁⽌该道路的车辆通⾏，特殊情况过后能恢复正常。

基本要求：1. 能够实现设计任务的基本功能；3.运⽤数字电⼦技术的理论设计、制定实验⽅案，并撰写课程设计论⽂要求符合模板的相关要求，字数要求3000字以上。

⼀、摘要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。

如何采⽤合适的控制⽅法，最⼤限度利⽤好耗费巨资修建的城市⾼速道路，缓解主⼲道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，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。

为此，通过我应⽤所学的知识设计了⼀套交通灯控制电路的⽅案。

交通灯的控制系统主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发⽣器组成。

关键词：计时电路、主控电路、信号灯转换器、脉冲信号发⽣器⼆、⽅案选择及论证根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计是分主次⼲道的,两个⽅⾯的时间是不同的,东西⽅向通⾏15s,南北⽅向10s,这就要求我们要有两个计数器,根据我⾃⼰的经验,东西⽅向通⾏15s完,倒计时数字显⽰器会显⽰到0,然后切换到南北⽅向通⾏10s完之后, 倒计时数字显⽰器也会显⽰到0之后然后切换到南北⽅向,这样如此循环,这样的话我们就要设计⼀个16进制和⼀个11进制的计数器,根据我们所学和知识,可以⽤两⽚74192芯⽚来构成对应进制的计数器,由于是15和10之间循环切换,我们可以⽤利⽤JK触发器的翻转功能来实现两种进制计数器之间的切换;当然还有每个⽅向倒计时只有5s时,黄灯闪,⼀直到0为⽌,由于黄灯是当两个计数器倒计时到5时开始闪,我们就可以在这时发出⼀个脉冲然后⼀直保持到0,或者是接收0~5这段时间的脉冲都可以控黄灯只在到了这段时间才亮;还有就是⼀个紧急开关,我们可以控制在出现紧急情况时使⽤清零端使之清零,并且红灯直接接到电源,使之⼀直处于亮的状态。

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。

交通灯控制器数电课程设计交通灯控制器是一个常见的数电课程设计项目，下面是一个简单的交通灯控制器的设计方案：1. 需求分析：- 交通灯要能够按照规定的时间间隔不断切换状态。

- 交通灯的状态包括红灯、黄灯和绿灯，分别对应停止、警告和通行状态。

- 红灯、黄灯和绿灯的时间间隔可以根据实际需要进行调整。

2. 设计方案：- 使用数字时钟芯片，如NE555，来生成固定频率的时钟信号。

- 使用多路选择器，如74LS151，来选择不同的灯的状态输出。

- 使用逻辑门电路，如与门和或门，来实现灯的状态切换。

3. 设计步骤：- 使用时钟芯片来产生一个频率为1Hz的时钟信号。

- 使用分频器电路，如74LS90，将时钟信号的频率分为三等份，分别用于控制红灯、黄灯和绿灯的持续时间。

- 使用多路选择器74LS151，根据时钟信号的状态与分频器的控制信号，选择对应的灯输出高电平或低电平。

- 使用逻辑门电路，通过组合逻辑将时钟信号和选择器输出的灯状态进行控制，实现交通灯的状态切换。

4. 硬件设计：- 使用电路实验板、面包板或PCB板等硬件平台进行电路连接。

- 导入时钟芯片、分频器、多路选择器和逻辑门等器件。

- 连接器件之间的引脚，构建交通灯控制器电路。

5. 软件设计：- 使用VHDL、Verilog或其他HDL语言进行交通灯控制器的逻辑设计和仿真。

- 根据交通灯的时序要求设置时钟频率、分频器的初始状态和选择器的状态等参数。

- 通过仿真软件进行功能验证和时序分析，优化电路设计。

6. 实现与调试：- 将硬件连接完成后，使用示波器、逻辑分析仪等仪器对电路进行调试。

- 观察交通灯的状态是否按照预期进行切换。

- 根据实际需要调整各个灯的持续时间和时钟频率等参数，进行效果调试。

7. 总结：- 对交通灯控制器的设计进行总结和评估，包括可靠性、灵活性和可扩展性等方面。

- 提出改进方案，进一步优化交通灯控制器的设计。

注意事项：- 在设计过程中，要遵守相关的电路布线规范和安全操作规程。

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。

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。

西安邮电学院数字电子课程设计报告书——交通信号灯控制器院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：智能科学与技术班级：实习时间：2011年6月20日至2011年7月1日一、设计任务1.课程性质数字逻辑课程设计2.课程目的训练学生综合所学的《数字逻辑》的基本知识，包括熟悉集成电路的引脚安排，各芯片的逻辑功能及使用方法，了解面包板结构及其接线方法，通过使用Proteus仿真技术，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试的综合功能。

3.交通灯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）。

4.设计要求（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。

（4）选做：用两组数码管，实现双向倒计时显示。

二、设计思路1. 1Hz脉冲信号产生电路由于设计需要，八位数码管需要每隔一秒变动一次，所以采用555芯片产生1Hz脉冲信号输出，作为数码管控制部分的输入。

2. LED控制部分在实际情况下，一个十字路有一个主干道和一个支干道。

主干道的车流量较大，即要求主干道绿灯亮的时间长，支干道正好相反。

可以得出：R = Q2 r = Q2~Y = Q1&(Q2~) y = Q1&Q2G = (Q1~)&(Q2~) g = (Q1~)&Q23. 数码管控制部分用74LS48驱动数码管，为实现倒计时，则需要74LS161通过非门与74LS48芯片连接，1Hz的脉冲信号输入到74LS161。

课程设计课程名称数字电子技术课题名称交通灯控制器专业班级学号姓名指导教师黄望军2014 年11 月7 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：交通灯控制器专业班级：学生姓名：学号：指导老师黄望军审批：任务书下达日期2014年10月27日设计完成日期2014年11月7日目录设计总体 (1)设计要求 (1)设计思路 (2)设计框图。

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4单元电路设计 (4)同步十进制计数器 (4)译码器 (4)十进制加／减计数器 (9)秒脉冲产生器 (12)其他元件 (13)总电路 (14)实际接线图 (15)安装及调试步骤 (15)故障分析及电路改进 (16)附录（元器件清单） (17)参考文献 (17)总结与体会 ........................................................................................................................ 18 评分表 (20)一、设计总体 1.1设计要求1。

设计并制作交通灯控制电路； 2.电路功能为：1)采用两位数码显示器显示南北方向时间；采用两位数码显示器显示东西方向时间；2）交通灯控制器工作流程如下：1。

2设计思路本系统采用主干道和支干道分开实现功能,但又相互配合的思路，用时间的相关性将主干道与支干道的信号灯的亮灭相联系起来.根据系统的要求:主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒;每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡；则其时间循环图如下所示：图2.2 主干道时间循环图图2.3 支干道时间循环图对于其中一条干道，系统的工作流程图如下所示:系统工作原理如下：初始状态，对于主干道，计数器预置数30秒，在CP脉冲的作用下开始进行倒计时，当倒计数至零时，可以对信号灯控制电路产生一个上升沿的单脉冲，该脉冲将作为74LS160的脉冲输入，完成一次计数,实现对绿灯，黄灯和红灯的亮灭的控制，此时红灯亮,当三种信号灯完成一次状态变化时,将变化的信号传送给74LS138译码器,由该译码器选中相应的倒计数置，并将该倒计数置给计数器74LS192，完成一次工作循环，然后是5秒的黄灯,最后是30秒的红灯。

数字电子技术课程设计—交通信号灯1、课程设计目的⑴培养学生的数字电路的设计能力。

⑵掌握交通信号灯控制电路的设计、组装和调试方法。

2、课程设计内容和要求⑴设计一个交通信号灯的控制电路，要求：①主干道和支干道交替放行，主干道车流量大，每次放行30S，支车道流量小，每次放行20S。

②每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5S，此时原红灯不变。

③用十进制数字显示放行及等待时间。

⑵用SSI和MSI器件组成交通信号灯控制电路，并在DICE-3实验箱上进行组装和调试。

⑶画出各单元电路图，整机逻辑框图和逻辑电路，写出设计实验总结报告。

3、交通信号灯的基本原理十字路口的红绿灯灯指挥着行人和各种车辆的安全通行，示意图如下，有一个主干道和一个支干道，每边都设置了红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，各方向车辆都停止通行。

要实现上述交通信号灯的自动控制，电路中应有主控制器、计数器、时钟信号发生器、计时器、8421BCD译码器和数码显示器、信号灯译码驱动器几部分电路组成，整机电路原理框图如实训图2⑴时钟信号发生器（秒信号发生器）数字系统是靠时钟信号来工作的，是主控制器和计时器的工作信号，获得脉冲的方法有两种，一是用多谐振荡器直接产生，另外是利用整形电路将其它周期性波形转换成矩形脉冲，多谐振荡器的电路有多种形式，RC环形多谐振荡器，555定时器构成的多谐振荡器，CMOS多谐振荡器，秒信号发生器等。

在此我们提供了555定时器构成的多谐振荡器的参考电路。

要获得周期为1秒的矩形波，运用公式T=0.7（R1+2R2）C1合理电阻和电容的值取C1=0.01μF，则R1+2R2=？⑵主控制器十字路口车辆通行有如下时序图：①开始设主干道通行（主绿亮）支干道不通行（支红亮）持续时间30S；②30S后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄与支红亮，持续时间5S；③5S后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红与支绿亮，持续时间20S；④20S后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红与支黄灯亮，持续时间5S，5S后又回到第一种情况，如此循环反复。

交通信号灯控制器设计报告摘要：数字电子技术是一门实践性很强的课程，而数电课程设计是实践环节的重要组成部分，它给我们提供了一个理论联系实际、检验知识、加深认识、开拓思维、汲取新知识的机会。

数电课程的内容虽然只是一个简单的数字系统，但在思考问题、提出问题、解决疑难、排除障碍的过程中，却能达到升华所学知识、训练综合、创新能力及团队合作能力之目的。

在完成本次作业的过程中，可以学到PROTEL99及QUARTUSII软件的使用方法，并且掌握状态机的设计方法及利用数字电路实现自动控制的思路和方法。

通过查阅文献，我们基本上了解了EPF10K20TC144-4芯片的基本功能，会使用软件进行仿真和生成电路，并用Verilog HDL语言很好的对硬件进行了设计和描述。

同时也对倒计时显示电路、可预置数的计数器，译码电路及状态机进行了逻辑设计，并做好了PCB模板。

通过数电课程论文的写作使我们熟悉了论文的书写要求，训练了我们如何条理、全面、流畅的表达自己的设计成果的能力，收获颇丰，受益匪浅。

关键词：控制器，计数器，译码器第1章：概述随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，信号灯在人们的生活中起着越来越重要的作用。

当前，大量的信号灯控制电路正向着数字化、小功率、多样化，方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展。

随着社会经济的发展发展，交通问题越来越引起人们的关注。

随着社会的发展和城市规模的不断扩张，城市交通成为制约城市发展的一大因。

因此，许多设计工作者为改善城市交通环境设计了许多种方案，而大多数都为交通指挥灯，本电路也是基于前人设计的基础上进行改进的，全部采用数字电路组成，较以往的方案更为精确。

1.1市场上现有的交通信号灯的设计方案：1.1.1基于PLC的设计：图1.基于PLC的交通信号控制器PLC具有以下几个特点：1：编程方法简单易学。

2：硬件配套齐全，用户使用方便。

3：通用性好，适用性强。

4：可靠性高，抗干扰能力强。

《数字电子技术》交通信号灯控制器1.总体方案分析与选择设计要求： 1、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信号灯； 2、通行时间都为 25 秒，且绿灯变红灯时，黄灯先亮 5 秒； 3、黄灯亮时每秒钟闪亮一次； 4、要求有时间显示（顺数、逆数皆可）。

（1）秒脉冲信号发生器秒脉冲信号发生器是系统中定时器和控制器的标准时钟电源（2）主控系统（控制器）在脉冲信号提供的标准电源下，控制甲乙两条道路信号灯的闪烁与定时系统的倒计时计数器显示一致（3）定时系统（倒计时计数器）在脉冲信号提供的标准电源下，控制共阴极七段数码管显示的倒计时与主控系统控制的红绿灯闪烁一致（4）显示系统（译码显示电路）主控系统部分的红绿灯闪烁与倒计时计数器的显示分别通过一片74LS138N和两片74LS192N芯片进行译码显示，与控制电路相连接，通过芯片译码后进行显示2.总体电路设计2.1秒脉冲信号发生器秒脉冲信号发生器为系统中定时系统和主控系统提供标准时钟电源2.2主控系统在脉冲信号提供的标准电源下，控制甲乙两条道路信号灯的闪烁与定时系统的倒计时计数器显示一致2.3定时系统在脉冲信号提供的标准电源下，控制共阴极七段数码管显示的倒计时与主控系统控制的红绿灯闪烁一致2.4显示系统分别通过一片74LS138N和两片74LS192N芯片进行译码显示，与控制电路相连接，通过芯片译码后显示主控系统部分的红绿灯闪烁与倒计时计数器的计时。

3.单元电路设计3.1秒脉冲信号发生器秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，由555计时器与RC组成的秒脉冲信号发生器。

接通电源后，电容C被充电，Vc上升，当其上升到2/3Vcc时，触发器复位，此时输出端为低电平，电容C通过R放电，使Vcc下降，当下降到1/3Vcc时，触发器被置位，输出d端翻转为高电平，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波。

3.2主控系统主控系统分别是由一片74LS161N加法计数器芯片主要控制甲乙两个路口的红绿灯闪烁。

设计课题：交通信号灯控制器学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：目录一、设计任务及技术要求 (2)1.设计任务 (2)2.设计要求 (3)二、系统分析与总体方案 (3)1.系统分析 (3)2.使用FPGA和VHDL的优点 (5)3.设计的总体方案 (7)三、电路与模块 (9)1.交通灯的主程序模块 (10)2.频率转换模块 (10)四、程序 (11)1.交通灯的主程序模块的VHDL语言程序 (12)2.频率转换模块的VHDL语言程序 (16)五、心得体会 (19)六、参考文献 (20)七、教师评语 (21)一、设计任务及技术要求设计一个十字路口两道路的交通灯控制器，两道路交替通行。

由主干道A和支干道B的汇合点形成十字交叉路口，在交叉路口的-每个入口处设置有红，黄，绿三色信号灯。

①用红，绿，黄三色发光二极管作信号灯，主干道A为南北向，设红，黄，绿三色灯为AR，AY，AG，支干道B为东西向，三色灯为BR，BY，BG。

②主干道车辆较多，所以亮绿灯的时间为50s，支干道亮绿灯的时间为30s，当主干道允许通行亮绿灯的时候支干道亮红灯，相反，支干道允许通行的时候主干道亮红灯。

每次由绿灯转变为红灯的时候，其间要亮5s的黄灯作为过渡，以便行驶中的车辆有时间停到禁止线以内。

③交通灯正常运行时，用四位数码管M1,M2,M3,M4显示主干道和支干道的倒计时时间，M1M2显示主干道在当前状态的剩余时间；M3M4显示支干道在当前状态的剩余时间。

④能实现系统清0，清0后计数器由初始状态开始计数，指示灯指示主干道亮绿灯。

⑤具有一定的扩展功能：它能实现特殊状态的功能显示，用开关S作为特殊信号传感器，S 为1时进入特殊状态并实现下列特殊状态功能：A显示器M1M2M3M4闪烁，即全在0和当前计时时间中交替显示。

B计数器停止计数并保持原来的时间数据。

C东西，南北方向的三色灯全显示红色状态。

D特殊状态解除后能继续返回工作状态。

一、课程设计的内容设计功能要求设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。

二、课程设计的要求与数据1). 用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。

主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。

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到禁行线之外。

2).由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。

当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。

而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。

主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。

在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。

3). 能实现正常的、即时显示功能。

用DE2上的四个七段数码管作为倒计时显示器。

分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯时间。

4).能实现特殊状态的功能显示。

设S为特殊状态的传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。

当Ｓ=0时，退出特殊状态。

按S后，能实现特殊状态功能：（1）显示器闪烁；（2）计数器停止计数并保持在原来的数据；（3）东西、南北路口均显示红灯状态；（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。

5).能实现总体清零功能。

按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。

6）.利用QUARTUSⅡ软件，设计符合以上功能要求的交通灯控制器。

用图形输入方法。

控制器、计数器的功能用功能仿真的方法验证，可通过观察有关波形确认电路设计是否正确。

通过编译，仿真和综合，并下载到相应芯片中实现，最后在学习机上验证设计课题的正确性。

在学习机上验证结果。

三、课程设计应完成的工作●根据设计要求，选取实现各种功能的集成芯片，划分各个功能模块。

●用QuartusII绘制电路原理图，并分配引脚，编译仿真。

●接入DE2电路板进行功能测试。

●对有缺陷的功能模块进行分析修改，以完善功能。

●完成课程设计报告书。