简易交通灯控制逻辑电路设计报告
目录
一、设计任务和要求 ………………………………………… 2
二、设计目的 ………………………………………………… 2
三、设计方案选择 …………………………………………… 2
四、单元电路的选择设计 …………………………………… 5
1.秒脉冲电路的选择设计 ………………………………… 5
2.计时器电路的选择设计 ………………………………… 7
3.状态控制器电路的选择设计 …………………………… 8
4.时钟、状态控制判断系统电路的选择设计 ……………10
5.状态翻译电路的选择设计 ……………………………13
6.输出调整电路的选择设计 ……………………………14
7.紧急开关设计 ……………………………………………15
8.信号灯系统电路设计 ……………………………………16
五、系统的调试与仿真 …………………………………………16
1.调试软件 …………………………………………………16
2.仿真电路的联成 …………………………………………16
3.电路的调试 ………………………………………………18
六、心得体会 …………………………………………………21
七、元件列表 …………………………………………………22
八、参考书 ……………………………………………………23
一、 设计任务和要求
设计一个简易交通灯控制逻辑电路，要求：
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10s。
4、 如果发生紧急事件，可以动手控制四个方向红灯全亮。
二、 设计目的
1、 进一步熟悉和掌握数字电子电路的设计方法和步骤
2、 进一步将理论和实践相结合
3、 熟悉和掌握仿真软件的应用
交通灯控制电路
一、 设计内容
设计十字路口的交通灯控制电路，要求交通灯变化次序为：
南北向 东西向
1 绿灯30s 红灯30s
2 黄灯3s 红黄灯3s
3 红灯20s 绿灯20s
4 红黄灯3s 黄灯3s
5 绿灯30s 红灯30s
二、 基本原理
多谐振荡器、计数器、触发器、门电路、译码器以及相关的模拟电路、数字电路知识。
三、 功能描述：
为方便描述及设计电路，将控制电路分为三层子电路。
1. 时钟信号发生层：产生方波作为时钟信号。
555定时器或运放
2. 计时层：提供各状态的变更触发信号。
集成同（异）步计数器
3. 状态层：锁存控制交通灯状态。
JK触发器
各层子电路通过接口向上层提供信号或服务。外围电路采用总线排布，连接各方向上的红绿黄发光二极管。
1
交通灯控制系统分析
1、 交通灯控制系统基本实现框图
交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、计时器、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1 交通灯控制系统的原理框图
2、信号灯显示过程
本过程一共可分为四个状态，分别如下：
状态一：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，此状态持续30s
状态二：南北方向黄灯亮，东西方向红黄灯亮，此此状态持续3s
状态三：南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，此此状态持续20s
简易交通灯控制电路
1
简易交通灯控制电路
摘 要
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。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，设计方法也变得多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。在该设计中，利用学过的数电知识，将交通灯的控制信号通过倒计时计数器，传递给交通显示灯和时间显示器，来控制整个十字路口的交通运行情况。其中秒脉冲是利用NE555来产生的，倒计时计数器是用计数器74LS192来设计的，另外还有74LS138 设计的黄灯控制电路，JK触发器设计的信号灯控制电路，七段译码显示器设计的时间显示器。这些部分共同构成一个完整的交通灯控制电路，来实现交通灯的自动化控制。
关键词 倒计时减计数器/JK触发器/七段译码显示器/数据分配器
简易交通灯控制电路
1
1 工作原理
1.1 设计分析
根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计不分主次干道,两个方向的时间是相同的,东西方向通行30s,南北方向通行30s,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30s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30s完之后, 倒计时数字显示器也会显示到0，然后切换到东西方向,这样如此循环。这样的话我们就要设计一个31进制计数器。根据我们所学的知识,可以用两片74ls192芯片来构成对应进制的计数器。我们可以用利用JK触发器的翻转功能来实现红绿灯的转换;当然当每个方向倒计时只有2s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2时开始闪,我们就可以在此时发出一个脉冲然后一直保持到0;另外设置一个紧急开关,我们可以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。
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。
