简易交通灯控制电路的设计

课程设计任务书

课程名称电子线路课程设计

课程设计题目简易交通灯控制电路的设计

课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

1．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25秒。

2．东西方向与南北方向黄灯亮时间5秒。

3．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮时间15秒。

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，特殊情况后能恢复正常。

二、设计要求

1. 在选择器件时，应考虑成本。

2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料

1．童诗白，华成英主编，模拟电子技术基础。[M]北京：高等教育出版社，2006年。

2．闫石，数字电路基础（第五版），[M]北京：高等教育出版社，2005.

3．陈孝兵555集成电路使用电路集高等教育出版社，2002-8

4．王刚TTL集成电路应用机械工业出版社2000-10

五、按照要求撰写课程设计实验报告

成绩评定表：

指导教师签字：

2015 年1 月16 日

一、概述

随着我国汽车工业的发展，近年来交通事故高发，是一个普遍的问题，因此，交通红绿灯的设计，关乎所有人的生命安全。本次课设要求完成红绿灯设计电路，且各个方向的时间不相同，但是东西方向可以共用一个红绿灯，南北方向也可以共用一个红绿灯，设计电路中，应该先选择触发器产生波形，计数器进行计数，这样计数时间一定后将进位端连上合适的门电路，产生符合要求的红绿灯设计电路。

二、方案设计

设计方框图如图1所示

图1. 方案设计方框图

设计思路：

（1）555芯片构造成多谐振荡器，产生时钟脉冲，时钟脉冲是总电路的控制，为计数器，各个数列提供时钟脉冲。

（2）用一个161的十六进制计数器组成的分频电路，把原来555所组成的时钟脉冲进行分频，555设计产生2HZ的时钟信号，161进行十倍分频，原信号变为0.2HZ这时候作为新的输入信号，用来做下一个161片子的时钟输入端。

（3）将分频以后的信号作为161计数器的时钟输入端，当161计数器计数为0到4的时候，整个时钟走了五个周期，一个周期的时间是五秒，从而达到计数25秒的效果。在将计数器的4到5 设置为黄灯信号，从而达到计数五秒的效果。

（4）因为当计数器时间到了5 以后，由于黄灯要进行跳变，故而在加入另一个计数器，使得该计数器从0到2进行计数，计数十五秒，从而使红绿灯发生跳变，设置2到3秒为黄灯。

（5）用另外一个161 片子作为选择切换两个计数器的工作状态，配合相应的门电路，就能实现整个电路的要求达到的功能。由于本方案中黄灯电路，就当两个计数器从2到3，从4到5计数周期，从而实现四个路口全部黄灯的功能。

本方案优缺点：

由于本方案中用的是一个分频器，而且其他电路均用161进行实现，从而避免使比较复杂的计数器，且该电路片子的种类基本为常用芯片，便于实验搭建电路。加上附加的门电路，该电路成本低，且使用的均为可靠常用芯片。同时用分频器实现25秒电路图思想比较与众不同。

三、电路设计

1.分频器电路

分频器用555定时器做成施密特触发器，且产生2HZ的方波，但是该频率不符合实验电路中要求的五秒技术一次的要求，因此用一个161计数器，设计为置零法，计数到1001，即是个周期，从而实现了计数器的计数要求。.

图2. 分频器电路

2. 分频器电路选择片子工作的电路：

该电路中最左边的161片子是作为选择片子来工作的，当右边上方片子3达到了进位输出的时候，即二进制数0101，十进制数5秒的那个时刻，下方片子没有工作，因而片子3的输入端为高电平，因而三输入与非门的输出端为低电平，从而使最左边时钟由高拉低了，进而使得该片子的输出端为低电平，成功的将片子由上面的工作下面的不工作状态，切换为上面的不工作而下方的片子工作状态。

图3. 切换片子工作芯片的电路

3.南北方向红灯，东西方向绿灯电路25秒：

该电路由于开关处于断开状态，因而上方电路线为低电平，因而门电路中最左边的或门电路上面的输入端为低电平，下面的输入端与非门电路有关。当第

上方的161工作时候，输入端为低电平，非门以后为高电平，从而或门输出变为高电平，从而南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮。

图4 南北方向绿灯，东西方向红灯电路25秒

4.南北方向红灯，东西方向绿灯电路15秒：

该电路中由于最左边的或门电路上输入端为低电平，下输入端为高电平，从而使得电路输出为现在图中所示，上方绿灯亮，下方最下面的或门上输入端为低电平，下输入端为高电平，从而下方红灯亮。

图5. 南北方向绿灯，东西方向红灯电路15秒

5.黄灯电路：

黄灯电路的工作在两个计数器的输出端均为高电平时候，此时三输入与非门为高电平输入，输出为低电平，强行将两个161片子的9端口为低电平，此时最左边的非门输出为高电平，因而和他相连的右边的非门变为高电平，此时与黄灯相连的或门电路变为高电平，则黄灯全亮。

图6. 黄灯电路

6.紧急状况电路：

当紧急状况开关闭合，非门电路为低电平，161不工作，此时最右边上下两个或门的输入端为高电平，两个红灯均亮。

图7. 紧急电路

四、性能测试

1..分频器工作电路的测试

电压波形仿真如下图所示

图8. 分频器电压波形图

2.切换片子工作状态的测试

当上面的161工作的时候的如下图所示

图9. 当上面的161工作状态图

当下面的161工作的时候如下图所示