交通控制灯

电子电路课程设计 题 目 交通控制灯 学 号 P121813893 姓 名 刘巧蓉 专业班级 12级自动化（1）班 学 院 电气工程学院 指导教师 王彩霞 目 录 摘要................................................................ 1 1设计任务与要求 .................................................... 1 2设计方案 .......................................................... 1 3单元电路设计 ...................................................... 2 3.1 秒脉冲产生电路 .............................................. 2 3.2状态控制器电路及原理......................................... 3 3.3译码电路及原理............................................... 5 3.4倒计时计数电路及原理......................................... 6 3.5 黄灯闪烁电路 ................................................ 8 4电路参数计算 ...................................................... 9 5元件明细表 ........................................................ 9 6电路的功能分析及验证 ............................................. 10 7设计成果 ......................................................... 10 7.1脉冲发生器.................................................. 10 7.2计时器显示.................................................. 11 7.3红绿灯控制电路及显示........................................ 11 7.4电路总设计图................................................ 12 8课程设计总结及体会 ............................................... 12 9参考文献 ......................................................... 13 1

交通控制灯 摘要 随着中国城市化进程的加速，交通的重要性日益突出，随着汽车数量的不断增加，交通压力不断加大，尤其是十字路口的交通问题尤为突出，所以合理地控制交通信号灯尤为重要，和我们的日常生活有着非常密切的关系。 近年来城市街道车辆大幅度增长，给城市交通带来巨大压力，而街道各十字路口又是车辆通行的瓶颈所在，研究车辆通行规律设计交通灯的控制对缓解交通堵塞，提高城市交通顺畅有着十分重要的意义。 本次课程设计的题目是交通控制灯。交通灯控制电路采用脉冲信号发生器、定时器、触发器和译码器等进行设计。另外，该设计还分析了设计的思路，绘制了设计图。设计的线路简单、操作方便，可以在交通交叉口使用，这样可以减轻交通压力，从而很好地控制车辆的流动，减少在十字交叉路口交通事故的发生。 关键词 交通问题 ，脉冲信号发生器 ，定时器 ，触发器

1设计任务与要求 本次课程要求设计一个十字路口的交通灯控制电路： （1）东西南北方向的交通灯，分别为红、黄、绿 （2）初始状态四个方向红灯全亮，时间为1s （3）东西方向黄灯闪烁3s，南北方向红灯亮 （4）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮20s （5）南北方向黄灯闪烁3s，东西方向红灯亮 （6）南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮20s

2设计方案 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、路三者之间关系的协调，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、交通信号灯控制以及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。以下就城市交通灯控制系统的电路原理、设计计算等问题来进行具体分析讨论。 其具体设计思路如下: 该交通灯定时控制系统的组成框图如图1所示。其中，规定东西方向的道路为甲干道，南北方向的道路为乙干道。该系统主要由状态控制器、状态译码器、减法计数器、秒脉冲发生器等五个部分组成。 状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。 2

秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器实现减计数，控制每一种工作状态的持续时间。 减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由译码器译码、数码管显示。在黄灯闪烁期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，使红灯亮。

图1 交通灯定时控制系统的组成框图

3单元电路设计 电路主要由以下几个部分组成：秒脉冲产生电路、状态控制电路、译码电路、倒计时计数电路、黄灯闪烁电路以及显示电路。

3.1 秒脉冲产生电路 脉冲信号发生器用的是555定时器构成的多谐震荡器，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器，单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。[1]

译码、显示 甲干道信号灯 乙干道信号灯 减法计数器 状态译码器 黄灯和红灯控制 置数控制 状态控制器 秒脉冲发生器 3

这里用的是555构成的多谐振荡器, 其电路如图2所示: 图2多谐振荡器 3.2状态控制器电路及原理 信号灯四种不同的状态分别用0S（甲干道绿灯亮，乙干道红灯亮）、1S（甲干道黄灯闪烁，乙干道红灯亮）、2S（甲干道红灯亮，乙干道绿灯亮）、3S（甲干道红灯亮，乙干道黄灯闪烁）表示，其状态编码及状态转换如图3所示。

图3 控制器状态编码及状态转换图

0S状态用0001QQ表示，1S状态用0101QQ表示，2S状态用1001QQ表

示，3S状态用1101QQ表示，显然，这是一个二位二进制计数器。我们可以应用74 LS162来实现，74 LS162是同步四位十进制计数器，具有同步清零功能。当0CLR，在CLK脉冲的上升沿到来时，将输出端AQ、BQ、CQ、DQ清为低电平[1]。

011S 000S 102S 113S 4

74LS162的引脚图如下图4所示:

图 4 同步四位十进制计数器74LS162引脚图

74LS162功能表如表1所示： 表1 同步四位十进制计数器74LS162功能表 输入 输出 CLK CLRLOAD ENP ENT A B C D QA QB QC QD ↑ 0 × × × × × × × 0 0 0 0 ↑ 1 0 × × a b c d a b c d × 1 1 0 1 × × × × 保持

× 1 1 × 0 × × × × 保持

↑ 1 1 1 1 × × × × 计数

根据需要对照功能表连接电路，用反馈归零法设计二位二进制加法计数器，74LS162的输出端AQ、BQ经与非门接同步清零端CLR，交通灯状态控制电路如下图５所示。

图 ５ 交通灯状态控制电路 5

3.3译码电路及原理 甲、乙车道红上黄、绿、黄信号灯的状态主要取决状态控制器的输出状态。它们之间的关系见真值表如下表２所示。对于信号灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。 表2 控制状态与信号灯状态的真值表

状态控制器输出 甲车道信号灯 乙车道信号灯 2Q 1Q

R（红） Y(黄) G(绿) r（红） y(黄) g

(绿)

0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式为：

21212

QQQQQR 2QR

12QQY Y12

QQ

12

QQG 12

QQG

21212

QQQQQr 2Qr

12yQQ 12QQy

12

QQg 12

gQQ

交通灯状态显示电路如图6所示：

图6 交通灯状态显示电路