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基于555的交通指示灯设计一、系统概述、设计思路随着社会的发展,城市规模的不断扩大,城市交通成为制约城市发展的一大因素, 大量的信号灯电路正向着数字化、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，城市交通问题越来越引起人们的关注,本电路也正是基于实际应用的基础之上进行抽象出来的一个十字路口的交通指示灯控制电路,仅是对实际应用的模拟。
交通指示灯是通过周期为1秒的时钟信号来控制减法器的自减运算，而且可以设置每个路口的通行时间并通过驱动器使其在数码管上显示出来，而减法器的输出与D触发器相连接进而控制管进行显示。
二、系统组成与工作原理在30秒的周期内主干道通行，相应绿灯亮红灯灭，当倒计时结束后进行跳转，支干道通行，相应绿灯亮红灯灭，依次进行循环。
电路图如下：该电路用555定时器制作的计时器、用74ls192设计的两位减法器、用CD4511驱动数码管和用D触发器控制四个二极管。
1、用555定时器的时钟信号控制减法器555定时器组成的多谐振荡器产生周期1秒的时钟信号，做为减法器的时钟输入信号，从而控制减法器进行30秒的自减运算并进行循环，减法器设计为三十进制的计数器，电路图如下：2、减法器和D触发器连接控制二极管在30秒的循环周期内为了实现红灯和绿灯的功能，需要使减法器的输出信号做为D 触发器的时钟输入信号，并用三极管作反相器控制二极管正极电压，电路图如下：3、减法器和译码器驱动数码管显示倒计时减法器将数字输出到译码器，译码器根据相应数字产生高低电平驱动数码管显示相应数字，电路图如下：三、单元电路的设计与分析1、用555定时器设计计时器设串入的电阻为R1、R2，且占空比为2/3，则q=(R1+R2)/(R1+2R2)=2/3，得到R1=R2。
又T=（R1+2R2）C㏑2=1，取C=10uF，则代入上式得到3R1C㏑2=1，R1=1/(3C ㏑2)Ω=48kΩ。
2、用74ls192设计减法器由于需要30秒倒计时所以需要2个74ls192进行控制，一个控制个位端，十进制计数，另一个控制十位端，用同步置数形成三进制计数器。
目录摘要 (1)Abstract (1)第一章绪论 (2)1.1 流水灯背景 (2)1.2 流水灯的目的及意义 (2)第二章基础芯片介绍 (2)2.1 555振荡电路原理 (2)2.2 CD4017译码电路原理 (3)2.3章节小结 (4)第三章设计方案 (5)3.1 总体设计方案 (5)3.2 章节小结 (6)第四章系统软件设计 (6)4.1 用proteus绘制仿真图 (6)4.2 用DXP画原理和PCB图 (6)4.3 实物PCB电路板制作 (7)4.4 整理制作过程视频 (8)4.5 章节小结 (8)第五章系统调试与测试 (9)5.1 系统调试 (9)5.2注意事项 (9)5.3测试结果 (9)5.4章节小结 (10)第六章总结与展望 (11)第七章辞........................................... 错误!未定义书签。
附件. (12)1.NE555流水灯原理图 (12)2.NE555流水灯PCB图 (12)摘要该创新实验是完成流水灯的制作，通过结合NE555芯片以及CD4017芯片，制作出简易流水灯的过程，并将整个制作流程录制下来。
利用会声会影软件完成制作录像的剪辑，形成视频讲解整个制作流程，本次制作使的是覆铜板，即设计好原理图后用DXP画图软件绘制好电路图。
结合CD4017芯片的功能，将其与555芯片联合使用，从而实现流水灯的效果。
利用dxp软件，进行pcb画图，经过一系列操作完成作品。
本次设计，我充分了解了CD4017和NE555芯片的使用，对于如何实际、制作电路也有了理性上的认识，对于今后的对于新知识的学习以及各种芯片的运用有了提高。
关键字：555芯片 CD4017芯片 DXP画图软件会声会影X5AbstractThe innovative experiment is finished running lights, through a combination of NE555 chip and CD4017 chip, made simple water lights and the process recorded video clips, completed by Ulead Video Studio software, forming a video to explain the production process, the production that is the CCL, namelygood design principle diagram after using DXP drawing the circuit diagram drawing software. Combined with the CD4017 chip's function, the combined with 555 chips, so as to achieve water lamp effect. Using DXP software, PCB drawing, after a series of operations to complete works.This design, I fully understand the use of CD4017 and NE555 chips, to actually,making circuit also have a rational understanding, for the future to learn new knowledge and various chips use has increased.Keywords: 555 chip CD4017 DXP drawing software, video studio X5 .第一章绪论1.1 流水灯背景当今的社会是一个新技术层出不穷的时代，科技迅速发展，在电子领域的发展更是迅速，同时也在影响着我们的生活。
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。
方案一：首先给倒计时计数器即74ls192进行预置数,通过秒脉冲源发生器发送秒脉冲,此时倒计时器开始倒计时,驱动时间显示器显示,并且交通灯也正常运行,当倒计时器计时到2s时,我们当然同时可以在时间显示器上看到,这时倒计时器驱动黄灯控制器,使正在亮绿灯方向的黄灯闪烁,当倒计时器计时到0时,它将驱动信号控制器（JK触发器）来改变交通灯的显示。
交通灯控制电路摘要：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74LS153和74LS74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。
关键字：交通灯；控制器；秒脉冲发生器；定时器；译码器；引言交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。
随着中国加入WTO，我们不但要在经济、文化、科技等各方面与国际接轨，在交通控制方面也应与国际接轨。
俗话说“要想富，先修路”，但路修好了如果在交通控制方面做不好道路还是无法保障畅通安全。
作为交通控制的重要组成部份的交通信号灯也应国际化。
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。
随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。
然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。
而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。
所以，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。
以下就交通灯控制系统的电路原理、设计和实验调试等问题来进行具体分析讨论。
（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。
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。
目录目录 (1)1 选题背景 (2)1.1 指导思想 (2)1.2 方案论证 (2)1.3 基本设计任务 (3)1.4 发挥设计任务 (3)1.5 电路特点 (3)2 电路设计 (4)2.1 总体方框图 (4)2.2 工作原理 (4)3 各主要电路及部件工作原理 (5)3.1 555秒脉冲电路简要说明 (5)3.2 控制电路简要说明 (6)3.3 计时电路简要说明 (7)3.4 显示电路简要说明 (8)3.4.1 74LS138简要说明 (8)3.4.2 显示电路设计说明 (9)4 原理总图 (10)5 元器件清单 (11)6 调试过程及测试数据 (11)6.1 通电前检查 (11)6.2 通电检查 (11)6.2.1 NE555单元电路的调试 (11)6.2.2 计数电路模块的调试 (11)6.2.3发光二极管的调试 (13)6.3 结果分析 (14)7 小结 (16)8 设计体会及今后的改进意见 (16)8.1 体会 (16)8.2 本方案特点及存在的问题 (16)8.3 改进意见 (16)参考文献 (18)正文1 选题背景随着经济的突飞猛进和人们生活水平的提高，现如今几乎家家户户都有了自己的小汽车。
如何保证交通安全这一问题也变的尤其的突出，传统的人力指挥已经满足不了当今的现状。
电子交通控制灯可以适应各种不同的要求，同时也节约大量的人力物力，使交通指挥有效而简便。
1.1 指导思想交通灯控制显示电路主要可分成时序电路，计时电路，控制电路，显示电路四部分。
时序电路产生秒脉冲，用555定时器来实现。
计时电路分别给出45秒，5秒，25秒，5秒的信号，用74LS160实现计时功能。
控制电路控制计时电路的四种不同情况。
显示电路通过二极管显示灯显示主、支干道的情况。
1.2 方案论证方案一：利用555产生秒脉冲。
由设计要求可知，计时电路需产生45s，5s，25s, 5s四种不同的计数方式，共80s。
用一片74LS161产生5进制数，使第二片74LS161分成16个状态，每个状态5s。
基于555芯片的信号灯控制系统的结果与结论一、引言随着城市的发展和交通的日益繁忙，交通信号灯系统已成为城市交通管理中不可或缺的一部分。
本文基于555芯片设计了一个信号灯控制系统，并对其进行了测试和分析，旨在探究该系统的性能和可行性。
二、设计原理1. 555芯片555芯片是一种集成电路，具有多种功能，如定时器、振荡器等。
在本系统中，我们使用555芯片作为控制信号灯变换的主要元件。
2. 信号灯变换在交通中，红绿灯变换是最常见的信号灯变换方式。
本系统中，我们设置了红、黄、绿三种状态，并通过555芯片控制不同状态之间的转换。
3. 控制电路本系统采用了双向继电器控制电路来实现红绿灯状态切换。
当继电器接通时，相应颜色的LED指示灯亮起；当继电器断开时，则相应颜色的LED指示灯熄灭。
三、实验步骤1. 硬件连接将555芯片与其他元件（如电容、电阻等）按照原理图连接起来，并将连接线插入面包板上。
接着，将LED灯和继电器连接到面包板上，注意极性。
2. 软件设置使用Arduino IDE编写程序，并上传到单片机中。
程序中需要设置不同状态下的时间间隔，以及控制继电器的引脚等。
3. 实验测试将系统接入电源后，系统会自动开始工作。
通过观察LED灯的变化，可以判断当前信号灯的状态是否正确。
四、实验结果与分析经过实验测试，本系统能够正常工作，并能够按照设定的时间间隔进行红绿灯变换。
同时，该系统具有以下优点：1. 稳定性高：由于采用了555芯片作为控制元件，系统具有较高的稳定性和可靠性。
2. 灵活性强：本系统可以根据需要进行不同状态下时间间隔的设置，从而满足不同场景下的需求。
3. 易于维护：由于采用了面包板连接方式，系统的维护和升级较为方便。
五、结论本文基于555芯片设计了一个信号灯控制系统，并对其进行了测试和分析。
通过实验结果可以看出，在稳定性、灵活性和易于维护等方面都具有一定优势。
因此，该系统在实际应用中具有一定的可行性和推广价值。
手把手教你用555定时器做交通灯仿真为明天的电子实验考试攒个人品，今天就把这个仿真的过程一步步教给大家，望大神轻喷。
闲话少说，先来看一下题目要求东西的绿灯亮30秒，黄灯闪2秒，同时南北的红灯亮，然后是南北的绿灯亮30秒，黄灯闪2秒，同时南北的红灯亮，用555定时器做时钟。
分析一下，东西灯是先绿30秒，再黄2秒，再红32秒,64秒一个周期南北灯是东西灯延后32秒所得，所以只讨论东西灯的作法。
红黄绿一共3个状态，所以要用两个信号来控制，我打算用一个周期32s 正脉宽2s的矩形波与一个周期64s占空比50%的矩形波作为这两个信号。
周期32s 正脉宽2s的矩形波用555定时器可以很容易的做出，详见课本82页（电子科大用的那版）因为555定时器做出的振荡器的占空比不能少于50%，所以我做了一个正脉宽30s周期32s的振荡器然后加了个反相器，这样信号就符合我的要求了。
Ps 参数自己算，公式还在那页。
接下来就得到了这个波形周期32s脉宽2s信号得到！接下来就是周期64脉宽32的信号了，翻到电子秒表那一页，是不是有点头绪？对了！就是用计数器来做信号1的分频然后得到信号2！电路如下取进制那个端口输出就得到了这两个信号如图所示，得到绿灯亮的条件为信号1低信号2高，红灯亮的条件为信号2低，黄灯亮的条件为信号1高信号2高。
所以逻辑为：绿灯1非与2 红灯2非黄灯1与2而南北灯只需要将信号2过非门一下就可以用同样的电路实现了。
最后得到的总体的电路如下分了三页第一页第二页第一页左下角那个是从第二页电路引过来的信号1等等，这不是只有两页吗，第三页在哪？不要忘了黄灯还要闪烁这个蛋疼的要求，第三页当然是要让黄灯闪烁起来啦黄灯闪烁我用的是压控开关加上1s周期0.5s脉宽的矩形波来实现，仔细看第一页的led灯部分因为占空比为50%，所以也是用555与计数器实现最后交通灯的波形如下至此一个555定时器组成的交通灯已经全部完成另祝大家期末考个好成绩！PS 因为32秒等的太蛋疼，所以建议大家直接把参数调成32ms的来画波形。
交通灯控制电路设计与制作摘要I1 方案设计与选择11.1方案一原理设计11.2方案二原理设计22 单元电路设计42.1 秒脉冲信号发生器42.2 五进制计数器52.3 移位寄存器72.3 信号灯操纵132.3.1 红灯信号操纵132.3.2 绿灯信号操纵132.3.3 黄灯信号操纵133 元器件清单144 制作及调试154.1 制作154.2 调试154.3 调试过程中发觉的咨询题及解决16终止语17参考文献18交通灯操纵电路设计与制作1 方案设计与选择要求设计一个十字路口的交通灯操纵电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时刻都设为25秒，黄灯先亮5秒，才能变换运行车道，黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
按照要求要用到1Hz1.1图1-1 交通灯操纵原理图1第一用NE555定时器产生1Hz脉冲作为时钟脉冲信号源，用74LS161构成五进制计数器，每五秒自动清零，同时给74LS164移位寄存器一个脉冲信号，使寄存器移位，然后通过74LS164移位寄存器分不实现5秒，20秒，25秒的循环操纵，分不使对应的黄灯，绿灯，红灯亮。
最后用黄灯信号和秒冲信号源进行与逻辑运算，使得黄灯能够每秒闪耀一次。
交通灯操纵电路图1如下图1-2所示：图1-2 交通灯操纵电路图11.2方案二原理设计交通灯操纵原理图2如下图1-3所示：图1-3 交通灯操纵原理图2用两片NE555定时器分不产生0.2Hz 和1Hz 的脉冲信号，0.2Hz 的信号给74LS161计数器，实现5秒触发一次，74LS161构成十进制循环计数，然后接7442四线-十线译码器对计数器的信号进行译码，信号通过非门，与非门的组合后接秒脉冲发生 器 操纵器 译码器 信号灯 0.2Hz1Hz到适当的交通灯上。
1Hz的脉冲信号与黄灯信号逻辑与，实现每秒闪耀一次。
交通灯操纵电路图2如下图1-4所示：图1-4 交通灯操纵电路图2现在选择第一种方案来实现交通灯操纵电路。
黑龙江工业学院数字电子技术课程设计报告院系：电气与信息工程系专业班级：14电气本八姓名：耿振学号：005指导教师：黄睿报告成绩：1.设计目的为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。
其中红灯（R）亮表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。
设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求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；要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次2.设计任务要求要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯按照上面的工作时序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态；1)南北和东西车辆交替进行，各通行时间24秒2)每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁4秒，才可以变换运行方向3)十字路口要有数字显示作为时间提示，以倒计时按照时序要求进行显示；4)可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀状态(选作：通行时间和黄灯闪亮时间可以在0-99秒内任意设)3.设计方案选取与论证依据功能要求，交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器、倒计时计数器电路和信号灯转换器组成，原理框图如图1所示。
秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁点控制电路的标准时钟信号源。
倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经信号灯转换器控制信号灯工作。
倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信（1（2示：成。
说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最佳电路。
石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。
振荡周期与频率的计算公式为：T=(R1+2R2)Cln2=(R1+2R2)C,电源电压为Vcc=12V，其中电路图中C1的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，课程设计中要求输出T=1S，选取电容为C=10nF，R1=Ω，根据振荡周期计算，选择电阻R2=Ω。
基于NE555构成的光控路灯电路设计一、电路设计1、实现功能简介：通过NE555定时器和由滑动变阻器等效的光敏电阻等构成简单电路实现路灯的智能化控制，使其白天熄灭，晚上自动点亮。
2、电路原理图：3、电路工作原理：该光控自动路灯的电路是电容C1、C2和二极管D1~D4组成电容降压，桥式整流电路，1R、R2为泄放电阻，稳压二极管D7将前级整流过的电压稳定在12V左右，以此作为NE555的工作电压，C3为电源滤波电容，能有效的抑制整流电压波纹，得到平滑的直流电压。
电路中NE555接成双稳态电路。
R3等效为光敏电阻，和电位器组成简单的分压器。
NE555的2脚和6脚接白天光敏电阻阻值大约为1KΩ，3脚输出端为低电位，电位器不工作，路灯不亮。
当夜幕降临时，光敏电阻因为接收光照减少而呈现高阻态。
当2、6脚电位在三分之一电源电压以下时双稳态电位器被置位，3脚输出高电位，继电器导通从而使路灯导通发光。
通过调节电阻R4可以改变光敏电阻灵敏度，当R4减小时，则路灯亮刚亮时R3临界电阻也减小，即在外界光强较强时路灯就亮，灵敏度提高。
同理当电阻R4增大时，灵敏度降低。
C4为滤波电容，用以提高5脚电位的稳定性。
二极管D5并在继电器线圈两端，可以保护集成电路不受线圈自感电动势作用而损坏。
二、电路仿真结果：经过测试，当电阻R4为150k Ω时，R3为高阻值时3脚输出端为高电平，输出端由高电位跳变为低电位时R3阻值为50k Ω，R3为低阻时3脚输出端输出低电平，并且输出端由低电平跳变为高电平时R3阻值为200k Ω。
则：VV V T 91215050150=∙⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+VV V T 512150200150≈∙⎪⎭⎫⎝⎛+=-V V V V T T T 4=-=∆-+理论值：VV V CC T 832=∙=+V V V CC T 431=∙=-V V V V T T T 4=-=∆-+示波器测量各点波形如下：图二图三图四经过查找资料，白天光敏电阻阻值大约为1KΩ，晚上为200KΩ以上，因此所设计电路能实现设计要求。
“数字电路”课程设计报告授课学期2012 学年至2013 学年第二学期学院职业技术师范学院专业电子信息工程学号201113201038姓名冯巧华任课教师交稿日期成绩阅读教师签名日期广西师范大学学工部（处）制手控行车红绿灯指示器设计报告一、课程设计要求图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。
图5-45二、课程设计与方案首先根据电路图使用仿真软件进行功能仿真后，再进行PCB的设计和制作。
搜索到555芯片的内部结构图如图所示内部C1和C2为两个电压比较器，当U+ > U-时，输出高电平，否则输出低电平。
两个与非门组成RS触发器，R端口为外部进行置零的复位端。
三个阻止均为5千欧的电阻构成分压器。
晶体管TD构成开关，接在Q非端的反相器为输出缓冲器，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。
555定时器的基本功能如下表所示方案设计（1）硬件：NE555一片，两个10K电阻，一个330Ω电阻，一个四角开关，红绿灯各一个，排针以及引线。
（2）电源：使用3V或者5V的直流稳压电源。
（3）实验结果：开关闭合断开变化红灯变绿灯红灯(4)元器件清单序号规格清单单位数量1 NE555 1 12 红绿LED 各一个 23 33 电阻10K两个 333Ω一个4 四角开关 1 15 排针及引线 2 2NE555的特点:1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
焊接和调试1、用热转印纸和单面覆铜板制作好电路板并检查印刷电路板有无短路、断路等问题。
1、触摸延时小灯它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。
要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。
如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。
2、手控行车红绿灯指示器模型先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。
3、可自动控制的行车红绿灯指示器模型图4是它的电路图，只将上图的手控改为磁控，再加上延时电路，就可以将上述模型改为路灯自动控制。
先制作一个街道模型和指示灯架，将干簧管设在指示灯前方的道路模型的下方。
在一辆模型汽车的底部粘一块磁铁。
当汽车行过干簧管上方时，电路导通，红灯变为绿灯，汽车继续向前行驶，由于延时电路作用，使绿灯亮一段时间，保证汽车驶过路口。
需要注意的是根据汽车模型的速度，调整干簧管的位置和电路延时的时间。
4灯塔模型先用硬纸做一个灯塔模型。
图5是它的电路图，它只取闪光电路的一部分——一个绿发光二极管作为塔灯。
最后调整好闪烁时间。
5断线报警器在电路图９1中的A、B两点是用一根细的导线连接（图中的弧线），当人或动物碰断导线时便会发声报警，发光二极管发光。
6雨水报警器１０是它的电路图，它是在音响电路中从两个电阻之间引出一个探头改为雨水报警器的。
用覆铜板照图１１做一个探头，接到音响电路中，当雨水滴在探头上，使电路导通，便会发出音响。
这个报警器还可以作为各种遇水报警装置。
7高低水位报警器水能导电，也就有电阻存在。
图1就是利用电阻值的不同，发出不同音调制作成高低水位报警器，它与雨水报警器中的探头不同。
用导线按照图2做成水位探头，接到电路中去。
当水位低时，A与B导通，因有可调电阻，阻值较大发出低音；当水位升高A与C也导通，这时A与C电阻阻值因为没有可调电阻远远小于A与B的电阻值，因此电流通过A 与C，报警器便发出高音。
基于555芯片的信号灯控制系统介绍信号灯控制系统是城市交通管理的重要组成部分，通过控制红黄绿灯的亮灭时间，协调车辆和行人的交通流量，提高交通效率和安全性。
本文介绍了一种基于555芯片的信号灯控制系统，详细讨论了其设计原理、实现方法以及实验结果与结论。
设计原理555芯片是一种常用的定时器和振荡器，具有较高的稳定性和可靠性。
基于555芯片设计的信号灯控制系统可以根据预设的时间参数，精确控制红黄绿灯的切换。
基本原理如下：1.绿灯亮：通过555芯片的输出引脚控制绿色LED灯亮起，同时开启绿灯计时器。
2.绿灯计时器：利用555芯片的定时器功能，在绿灯亮起固定时间后，触发输出引脚电平变化。
3.红灯亮：绿灯计时器触发后，通过555芯片的输出引脚控制红色LED灯亮起，同时开启红灯计时器。
4.红灯计时器：利用555芯片的定时器功能，在红灯亮起固定时间后，触发输出引脚电平变化。
5.黄灯亮：红灯计时器触发后，通过555芯片的输出引脚控制黄色LED灯亮起，同时开启黄灯计时器。
6.黄灯计时器：利用555芯片的定时器功能，在黄灯亮起固定时间后，触发输出引脚电平变化，回到步骤1。
系统实现材料准备该信号灯控制系统的材料准备如下：•Arduino开发板：作为主控制器，用于控制555芯片和LED灯。
•555芯片：用于产生稳定的定时脉冲。
•红、黄、绿LED灯：分别代表红灯、黄灯、绿灯。
•电阻：用于限流。
•面包板、导线等：用于连接和搭建电路。
电路连接根据设计原理，按照以下步骤搭建电路：1.将Arduino的数字引脚连接到555芯片的控制引脚。
具体连接方式见电路图。
2.将红、黄、绿LED灯分别连接到555芯片的输出引脚，并通过适当的电阻进行限流。
3.将Arduino的电源引脚连接到555芯片的电源引脚，确保供电正常。
编程实现使用Arduino进行编程，控制555芯片的亮灭时间。
void setup() {pinMode(13, OUTPUT); // 绿灯控制引脚pinMode(12, OUTPUT); // 红灯控制引脚pinMode(11, OUTPUT); // 黄灯控制引脚}void loop() {digitalWrite(13, HIGH); // 亮起绿灯delay(1000); // 绿灯持续时间为1秒digitalWrite(13, LOW); // 熄灭绿灯digitalWrite(12, HIGH); // 亮起红灯delay(2000); // 红灯持续时间为2秒digitalWrite(12, LOW); // 熄灭红灯digitalWrite(11, HIGH); // 亮起黄灯delay(1000); // 黄灯持续时间为1秒digitalWrite(11, LOW); // 熄灭黄灯}实验结果与结论经过搭建电路和编程后，进行实验测试，记录结果如下：•总体交通流量得到了较好的平衡和协调；•信号灯切换亮灭时间准确可靠；•车辆和行人交通流量得到了明显的改善；•信号灯系统稳定性良好；•555芯片的使用简单方便。
目录摘要I1 方案设计与选择11.1方案一原理设计11.2方案二原理设计22 单元电路设计42.1 秒脉冲信号发生器42.2 五进制计数器52.3 移位寄存器72.3 信号灯控制132.3.1 红灯信号控制132.3.2 绿灯信号控制132.3.3 黄灯信号控制133 元器件清单144 制作及调试154.1 制作154.2 调试154.3 调试过程中发现的问题及解决16结束语17参考文献18交通灯控制电路设计与制作1 方案设计与选择要求设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求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，黄灯先亮5秒，才能变换运行车道，黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
根据要求要用到1Hz时钟脉冲源，可用555定时器来实现，还要用到计数器，逻辑门等器件来实现。
1.1方案一原理设计交通灯控制原理图1如下图1-1所示：图1-1 交通灯控制原理图1首先用NE555定时器产生1Hz脉冲作为时钟脉冲信号源，用74LS161构成五进制计数器，每五秒自动清零，同时给74LS164移位寄存器一个脉冲信号，使寄存器移位，然后通过74LS164移位寄存器分别实现5秒，20秒，25秒的循环控制，分别使对应的黄灯，绿灯，红灯亮。
最后用黄灯信号和秒冲信号源进行与逻辑运算，使得黄灯能够每秒闪烁一次。
交通灯控制电路图1如下图1-2所示：图1-2 交通灯控制电路图11.2方案二原理设计交通灯控制原理图2如下图1-3所示：图1-3 交通灯控制原理图2 秒脉冲发生 器 控制器 译码器 信号灯0.2Hz 1Hz用两片NE555定时器分别产生0.2Hz和1Hz的脉冲信号，0.2Hz的信号给74LS161计数器，实现5秒触发一次，74LS161构成十进制循环计数，然后接7442 四线-十线译码器对计数器的信号进行译码，信号通过非门，与非门的组合后接到适当的交通灯上。
1Hz的脉冲信号与黄灯信号逻辑与，实现每秒闪烁一次。
课程设计说明书题目：基于NE555 + CD 4017流水彩灯的设计与实现摘要当今的社会是一个新技术层出不穷的时代，科技迅速发展，在电子领域的发展更是迅速，同时也在影响着我们的生活。
随着人民生活水平的提高，流水灯在现实生活中所起的作用越来越重要。
例如：在人流拥挤繁忙的交通路段，闪烁着的流水交通灯，提醒着我们要遵纪交通规则，在霓虹闪烁的繁华大街上，闪烁的流水灯无不吸引过路人的眼球，甚至在一些大型商场大厦的自动门上都装有自动流水灯，告诉人们的时间和日期。
流水灯的设计要求在预定的时间到来时，会产生一个控制信号控制LED灯的流向、间歇等，LED灯流向可以随着电路的改变而改变，并具有自控、手控、流向控制功能等。
主要参考数字电路中计数器的原理。
NE555振荡器的作用等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（CD4017、NE555）的具体功能。
关键词：流水灯；NE555振荡器；CD4017；电子线路目录1 绪论 01.1 背景 01.2 设计课题的任务 02 设计方案简述 02.1 方案的原理 02.2 方案的总体框图 (1)3 单元模块设计 (1)3.1 NE555时基电路 (1)3.1.1 NE555芯片 (2)3.2 译码电路 (3)3.2.1 CD4017芯片 (3)4 设计的总方案 (4)4.1 设计要点 (4)4.2 方案总体电路图 (4)4.3 元件清单.......................................... 错误!未定义书签。
4.4 PCB图 (6)5 电路的调试 (6)5.1 电路板调试 (6)5.2 遇到的问题及其处理 (7)6 设计的总结 (7)参考文献 (8)附录 (10)1 绪论1.1 背景随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，彩灯已经成为各个大小节日、各种宴会场合的必备娱乐用品，它不但可以发出不同颜色的灯光来点缀场地，还可以调动起现场人们的情绪，使宴会的气氛上涨。
交通信号灯电路的设计1.技术指标1.1初始条件直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具。
1.2要求完成的主要任务（包括电子综合实训工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1.3技术要求设计一种利用发光二极管作为交通信号灯的指示，实现南北、东西车道的交替通行，要求实现南北车道方向循环显示的顺序是绿灯、黄灯、红灯；东西车道方向循环显示的顺序是红灯、绿灯、黄灯。
2. 设计方案及其比较2.1 方案一电路结构：脉冲信号发生器，控制电路，交通灯显示电路。
电路如图1所示。
图1 方案一原理图脉冲信号发生器：由NE555构成的多谐振荡器组成，振荡周期T=(R1+2R2)C2Ln2,我们需要1HZ的信号，于是T=1S,我们取C2=10uf,R1=25 KΩ,R2=50KΩ可满足产生频率为1HZ方波的条件。
控制电路：由74ls161和74ls138组成，74ls161是四位二进制计数器，用来控制计数的时间。
为了满足74ls138译码器的8个端口输出。
这里我们只用Q2Q1Q0三个输出口，构成8进制计数器，即从000计数到111循环，刚好和74ls138译码器的输出的8个数相对应。
译码器则与交通灯相连，将74ls161的控制信号传给交通灯。
交通灯显示电路：通过译码器和一些门电路，可以设定相应交通灯的显示时间，满足南北东西显示的要求。
这里我们设置南北方向的绿灯，黄灯，红灯的时间分别为3s，1s，4s，东西方向对应的灯为红灯，绿灯，黄灯，时间分别为4s，3s,1s。
由于138译码器输出低电平，所有可以通过与门控制相应的灯显示时间，并且灯为共阳极连接。
如（东西）南北方向需要3s的绿灯显示，则需要一个三输入与门；南北方向需要4s的红灯显示的时候，由于南北方向的红灯显示的时间等于东西方向的绿灯和黄灯的显示时间之和，所以可以把东西方向的绿灯对应的三输入与门的输出端和东西方向的黄灯输出端接到一个二输入与门的输入端，二输入与门的输出接到南北方向的红灯，就可以实现红灯4s显示。
2.2 方案二电路结构：信号发生器，控制器，交通灯显示电路如图2所示。
图2 方案二原理图设计思想：首先我们把交通灯显示分为四个状态，如表1所示：表1 交通灯状态表采用分模块设计的思想，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态的转换，由于每一个模块的计数大多不是相同的，这里的各模块是以预置数和计数器计数共同来实现的，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为：对不同的状态输入要产生相应状态的下一个状态的预置数，如要求的南北车道和东西车道,分别为南北车道的置数选择和东西车道的置数选择。
以南北车道为例，简述其设计思想。
可以通过程序循环的方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生的四个状态去译码，从而得到不同的输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成的预置数。
可以用数据选择器的思想，在本系统中，直接通过门电路的译码，接下来就是计数模块了，其主要的功能细分为，要从预置数开始递减计数，一个状态结束，通过判断，通知主控制模块，使之进入下一模块。
2.3 方案三电路同样由三部分构成：基于NE555的脉冲信号发生器，控制器，交通灯显示电路。
原理如图3所示：图3 方案三原理图脉冲信号发生器原理不在累述。
控制器由四位二进制计数器74ls161和上升沿D触发器74ls74组成。
首先我们把交通灯显示分为四个状态：状态一（Q2Q1=00）南北车道绿灯亮，东西车道红灯亮。
状态二（Q2Q1=01）南北车道黄灯亮，东西车道红灯亮。
状态三（Q2Q1=10）南北车道红灯亮，东西车道绿灯亮。
状态四（Q2Q1=11）南北车道红灯亮，东西车道黄灯亮。
我们用四位二进制计数器74ls161和上升沿D触发器74ls74控制状态变量Q2Q1的变化，即实现00-01-10-11的循环变化。
用计数器的进位端做为状态控制器的脉冲，利用状态控制器实现对计数器置数的操作，从而实现膜计数状态的转换。
交通灯由74ls74上升沿触发器通过门电路相连，实现对灯的控制。
2.4 方案比较方案一：结构简单，设计方便；但如果设计红绿灯显示时间较长时，比如40秒，则很难实现。
方案一只适合时间很短的交通灯显示电路，虽然不适合实际应用，但在实验条件下可以满足要求。
并且由于实验器件有限，我们选择方案一做为实现方案。
方案二：采用单片机编程的方式进行控制，这种方案电路结构简单，方便修改灯显示时间。
但是由于自己对编程缺少实践，这种方案也不能实现。
方案三：主控制器采用计数器加边沿D触发器构成，此方案虽然可以实现较长时间的交通灯显示。
但电路很复杂，并且要改交通灯显示时间就要改动电路，所有不适合实验。
3. 实现方案3.1实现方案原理电路结构：脉冲信号发生器，控制电路，交通灯显示电路。
电路逻辑图如图4所示。
图4 交通灯实验电路脉冲信号发生器：由NE555构成的多谐振荡器组成，振荡周期T=(R1+2R2)C2Ln2,我们需要1HZ的信号，于是T=1S,我们取C2=10uf,R1=25 KΩ,R2=50KΩ可满足产生频率为1HZ 方波的条件。
控制电路：由74ls161和74ls138组成，74ls161是四位二进制计数器，用来控制计数的时间。
为了满足74ls138译码器的8个端口输出。
这里我们只用Q2Q1Q0三个输出口，构成8进制计数器，即从000计数到111循环，刚好和74ls138译码器的输出的8个数相对应。
译码器则与交通灯相连，将74ls161的控制信号传给交通灯。
交通灯显示电路：通过译码器和一些门电路，可以设定相应交通灯的显示时间，满足南北东西显示的要求。
这里我们设置南北方向的绿灯，黄灯，红灯的时间分别为3s，1s，4s，东西方向对应的灯为红灯，绿灯，黄灯，时间分别为4s，3s,1s。
由于138译码器输出位低电平，所有可以通过与门控制相应的灯显示时间，并且灯为共阳极连接。
如（东西）南北方向需要3s的绿灯显示，则需要一个三输出与门；南北方向需要4s的红灯显示的时候，由于南北方向的红灯显示的时间等于东西方向的绿灯和黄灯的显示时间之和，所以可以把东西方向的绿灯对应的三输入与门的输出端和东西方向的黄灯输出端接到一个二输入与门的输入端，二输入与门的输出接到南北方向的红灯，就可以实现红灯4s显示。
3.2所用芯片参数3.2.1 NE555芯片参数Pin 1 (接地)地线(或共同接地),通常被连接到电路共同接地。
Pin 2 (触发点)这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压须大于2/3VCC,下缘须低于1/3VCC。
Pin 3 (输出)当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。
周期的结束输出回到O伏左右的低电位。
于高电位时的最大输出电流大约200 mA。
Pin 4 (重置)一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。
它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin 5 (控制)这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。
当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin 6 (重置锁定)Pin 6重置锁定并使输出呈低态。
当这个接脚的电压从1/3VCC 电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。
Pin 7 (放电)这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin 8 (V+)这是555个计时器IC的正电源电压端。
供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。
参数功能特性：•供应电压4.5-18V •供应电流3-6 mA •输出电流225mA (max) •上升/下降时间100 ns。
3.2.2 74ls08芯片参数74ls08为二输入与门，其真值表如表2所示：表2 74ls08真值表引脚分布如图5所示：图5 74ls08引脚图3.2.3 74ls11芯片参数其为三输入与门，Z=ABC。
逻辑功能如表3所示：表3 74LS11功能表管脚如图6所示。
图6 74LS11管脚图3.2.4 74ls161芯片参数74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，管脚如图7所示：图7 74ls161管脚图管脚图介绍：时钟CP和四个数据输入端P0~P3 。
清零/MR。
使能CEP和CET 。
置数：PE数据输出端Q0~Q3 。
以及进位输出TC(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET) 。
功能如表4所示：3.2.5 74ls138芯片参数表4 74ls161功能表74LS138 为3 线－8 线译译码。
共有 54LS138和 74LS138 两种线路结构型式。
其管脚如图8所示：图8 74ls138管脚图74LS138 为3 线－8 线译码器。
共有54LS138和74LS138 两种线路结构型式。
端口说明：A0~A2：地址输入端STA（E1）：选通端/STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）/Y0~/Y7：输出端（低电平有效）VCC：电源正GND：地A0~A2对应Y0——Y7；A0,A1,A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平；4. 调试过程及结论4.1 仿真和调试按照原理图连接电路，然后接上电源调试。
最后实现所要求功能：实现南北、东西车道的交替通行，要求实现南北车道方向循环显示的顺序是绿灯3s、黄灯1s、红灯4s；东西车道方向循环显示的顺序是红灯4s、绿灯3s、黄灯1s。
一开始频率过大，我们把25 KΩ的电阻换成50 KΩ之后，频率变小。
显示正常。
调试电路实物如图9所示：图9 实验连线图4.2 设计结论设计实现了南北、东西车道的交替通行，南北车道方向循环显示的顺序是绿灯3s、黄灯1s、红灯4s；东西车道方向循环显示的顺序是红灯4s、绿灯3s、黄灯1s。
实验成功。
5. 心得体会这次电路最主要的参考文献是数字电子电路，我们是这个学期才开始学习的数电，学的时候很难，也很反感数电。
有的时候甚至不知道学数电的意义何在，因为老师讲的几乎听不懂，后来直到要期末了才勉强一知半解，最后刚刚可以过关。
可是经过这次实践才发现自己错了，数电真的很有用。
这几天猛地扎进数电书里才了解了很多知识，才发现数电其实没有那么难，学以致用之后感觉还有点趣味，现在才发现数电的真正意义。
实验进行了两周左右，感觉难度不是特别大，花的时间也还正常，几乎没有影响期末的复兴，但是确实学会了很多东西，自己受益匪浅。
第一：我觉得从中学到了查找资料的方法，加强了自己自主学习的能力。
