简易交通灯控制

简易交通灯控制电路 I 本科课程设计（论文）

题 目 简易交通灯控制电路 学生姓名 ** 专业班级 自动化11-02班 院 （系） 电气信息工程学院 指导教师(职称) ** 完成时间 2013年06月30日

郑州轻工业学院 课程设计任务书 简易交通灯控制电路 II 题目 简易交通灯控制电路 专业 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容 1．阅读相关科技文献。 2．学习protel软件的使用。 3．学会整理和总结设计文档报告。 4．学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求 1. 要求控制一个十字路口的交通灯。 2. 设定南北，东西向交通灯显示时间一样。 3. 设定红灯绿灯均显示30秒，红灯绿灯切换时黄灯显示2秒。 4. 要求红黄绿灯用发光二极管表示，并且显示出时间。 主要参考资料 1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月 2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月 3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月 4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月 5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003

完 成 期 限： 2013年6月30日 指导教师签章： 专业负责人签章：

2013 年 6 月 22日

简易交通灯控制电路 简易交通灯控制电路 III 摘 要

随着社会经济快速发展以及现代社会人口的增加，顺应各种交通工具的发展和交通指挥的需要，加强交通道路管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，此时交通灯便应运而生。它已逐渐成为改善交通状况的一种重要工具。因此设计交通灯电路对我们的生活息息相关。 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

目 录 简易交通灯控制电路

IV 摘要······················································Ⅲ 绪论······················································ 1 1 工作原理··············································· 2 1.1 系统原理概述······································ 2 1.2 设计分析·········································· 2 1.3 工作原理图········································ 4 2 单元电路设计··········································· 5 2.1 脉冲发生器········································ 5 2.2 倒计时计数器······································ 5 2.3 黄灯控制电路······································ 6 2.4 信号灯转换电路···································· 8 2.5 交通灯显示电路···································· 8 2.6 紧急开关········································· 10 3 元器件清单············································ 11 3.1 元器件清单······································· 11 3.2 元器件管脚和功能表······························· 11 3.2.1 74LS192·············································· 11 3.2.2 74LS138·············································· 12 3.2.3 CC4511··············································· 13

4 报告总结·············································· 14

结束语··················································· 15 致谢····················································· 16 参考文献················································· 17 （附录）·················································· 18 简易交通灯控制电路 V 简易交通灯控制电路

1 绪 论

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。因此，本次通过对交通灯的设计，了解交通灯的工作原理。 简易交通灯控制电路

2 1 工作原理

1.1 系统原理概述 系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器、信号灯显示器五大部分组成。其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号，通过定时器向控制器发出三种定时信号，使相应的发光二极管发光。译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号，分别产生三种倒计时时间显示，控制器根据定时器的信号，进行状态间的转换，使显示器的显示发生相应转变。

1.2 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： （1）正常运行时 倒计数首先倒计时预置数，通过秒脉冲源给器发送秒脉冲，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，当计时器计到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，使正在亮绿简易交通灯控制电路 3 灯方向的黄灯闪烁，当倒计时器计到0时，驱动计数进制转换器，使倒计时器预置为另一个进制，并同时控制和改变交通灯的显示，其实就是计数进制转换器既可以完成进制转换，也同时充当了交通灯的转换功能。如此往复循环。 （2）紧急情况时 当按下紧急开关时，倒计时器一直处于清零状态，车辆通行的交通灯四个方向的红灯同时亮起，并且在出现紧急情况后恢复正常时通过紧急开关可以切换哪个方向先通行。

方案二：

（1）正常运行时 由555定时器计时，驱动交通灯选择器控制交通灯的显示，当一个方向的计数完成之后会产生一个脉冲，给通道选择器， 然后通道选择器驱动计数进制转换器转换到另一个进制，由计数进制转换器预置555定时器的定时时间，然后再驱动交通灯选择器控制交通灯的显示，如此往复，其中555定时器是由电阻和电容来控制定时时间，其中的计数进制转换器就可用一个数据分配器74138来选择所需电阻的大小来控制，通道择器就可用两个JK触发器构成一个四进制的计数器,其中两个输出端就可以来作为计数进制转换器74138的输入，并且这两个输出端还可作为交通灯选择器74138的输入。 （2）紧急情况时 当按下紧急开关时,使交通灯选择器的使能端为0,各个方向的红灯直接接到电源,这样可以使车辆通行的交通灯四个方向的红灯同时亮起。

选择: 通过这两个方案的对比，由第二个方案用的是555定时器来计时，所以无法显示倒计时的时间, 并且在出现紧急情况后恢复正常时也不能通过紧急开关切换哪个方向先通行。我觉得第一个方案更符合我们的实际要求，所以我选择了第一个方案。