数电课设报告交通信号灯控制逻辑电路设计

1、 20122013学年 第 一 学期 数字电子 课 程 设 计 报 告题 目： 交通信号灯控制逻辑电路设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 10电气工程及其自动化2班 姓 名： 洪然 王洁玉 刘高明 刘帅 陆伟国 孙轩 指导教师： 电气工程系2012年12月12日任 务 书课题名称交通信号灯控制逻辑电路设计指导教师（职称） 执行时间20122013学年第一学期 第十五周学生姓名学号承担任务洪然1009141026交通灯的控制器、秒脉冲和分频器王洁玉1009141092交通灯的手动/自动控制,夜间控制部分陆伟国1009141058设计资料的查找、设计文本的排版整理刘高明100914105

2、2交通灯的数字控制器刘帅1009141056进行电路仿真孙轩1009141080交通灯的显示部分设计目的设计一个用于十字路口的交通灯控制器。能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态.设计要求1、设南北方向的红、黄、绿灯为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯为EWR、EWY、EWG。有些是并行工作，南北方向绿灯亮、东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。2、应满足两个方向的工作时序：东西方向亮红灯的时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和。南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。如果每单位时间

3、为3S，则南北方向绿、黄、红灯亮的时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。3、十字路口要有数字显示。作为时间提示，以便人们更直观的把握时间，具体为：当某方向绿灯亮时，显示器为某值，然后以每秒减1计数方式，直至见到0，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入下一步某方向循环。4、可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。 目 录 摘要. 1 1、 设计要求. 22、 交通灯的组成和原理.3 1、原理.3 2、秒脉冲和分频器.3 3、控制器.3 4、显示部分.4 5、手动/自动控制,夜间控制部分.5 三、设计步骤和方案.6 1、

4、单次手动及脉冲电路.6 2、控制器部分.73、数字显示.8四、仿真电路.10五、结论与心得.11参考文献.12 摘 要 伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯：其中红灯亮,表示该条路禁止通行;黄灯亮表示停车;绿灯亮表示允许通行.本系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交

5、通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。实现对交通灯控制。交通灯是交通安全的关键，已广泛应用于城乡的十字路口，它的有无作为交通安全检查的重要依据，是交通秩序正常进行的有力保障。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。1 正 文一 、设计要求 1、工作流程为下图所示设南北方向的红、黄、绿灯为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯为EWR、EWY、EWG。有些是并行工作，南北方向绿灯亮、东西方向红灯亮

6、；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。 2、应满足两个方向的工作时序：东西方向亮红灯的时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和。南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。如果每单位时间为3S，则南北方向绿、黄、红灯亮的时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。 3、十字路口要有数字显示。作为时间提示，以便人们更直观的2 把握时间，具体为：当某方向绿灯亮时，显示器为某值，然后以每秒减1计数方式，直至见到0，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入下一步某方向循环

7、。 4、可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。二交通灯的组成和原理1、原理一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置交通灯.它可以显示车辆通行和等待的时间,以便车辆更有秩序的通过.一个交通灯应包含以下几个基本的部分:2、秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮的比例为5:1:6,所以,只要用4秒为单位时间,则计数器每四秒输出一个脉冲.这一电路的实现就要用到秒脉冲和分频器.3、控制器这是交通灯的核心部件.由波形图图（b）可知、计数器每次工作循环为12所以可以选用12进制计数器.此设计选用中规模74LS164八位移位寄存器组成的扭环形12进制计数器.其状态表如图(c)所示 控制器波形图

8、(b) t计数器输出南北方向东西方向Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWR00000001000011100000100001211000010000131110001000014111100100001511111001000161111110011107011111001100800111100110090001110011001000001100110011000001001010图(c) 根据状态表我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式:东西方向:绿: EWG=Q4*Q5;黄: EWY=Q4*Q5; 红: EWR=Q5; 南北方向:绿: NSG=Q

9、4*Q5;黄: NSY=Q5*Q4;红: NSR=Q5;4、显示部分显示控制部分,实际是一个时控电路.当红灯亮时,使减法计数器开始工作(用对方的红灯信号控制),每来一个秒脉冲,使计数器减1,直到计数器为”0”而停止.译码显示用74LS248BCD码七段译码器,显示器用LC501111共阴极LED显示器,计数器采用可预置加、减法计数器74LS168. 5、手动/自动控制,夜间控制部分 此部分用选择开关进行.置开关在手动位置,输入单次脉冲,可使交通灯处在某一位置上,开关在自动位置时,则交通信号灯安自动循环工作方式运行.夜间时,将夜间开关接通,黄灯亮.三设计步骤及方法1、单次手动及脉冲电路 单次手动

10、脉冲（如下图）是由两个与非门组成的RS触发器产生的,当安下K1时,有一个脉冲输出使74LS164移位计数,实现手动控制.K2在自动位置时,由秒脉冲电路分频后(4分频)输入给74LS164,这样,74LS164为每4秒向前移一位(计数1次),秒脉冲电路用555电路来实现,如下所示: 单次手动脉冲振荡器是产生时间标准“秒”信号的电路,在精度要求不高的情况下,在本系统中振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器产生（如下图）。555电路产生的秒信号与4分频电路多谐振荡器的振荡频率可以用下面的式子推出如果选用,C选47f（如图所示）.则可以调节出频率为1的时钟信号.然后再通过分频器4分频.就得到要求的时

11、钟脉冲。2、控制器部分它是由74LS164组成扭环行计数器,然后经译码后,输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号.其中黄灯要满足闪耀,并在夜间时,黄灯闪亮,但 绿、红灯灭.电路控制图如下: 3、数字显示 当南北方向绿灯亮,而东西方向红灯亮时,使南北方向的74LS168依减计数工作,从24开始往下减,当减到0时,南北方向绿灯灭,红灯亮,而东西方向红灯灭,绿灯亮.由于东西方向红灯灭信号（EWR0）,使与门关断，减法计数器工作结束而南北方向红灯亮，使另一方向东西方向减法计数器开始工作。电路图如下四、仿真电路五、结论与心得 经过一周的努力，我们终于完成关于交通灯控制电路的电子课程设计，通过一周不断的

12、查资料让我们积累了许多实际操作经验，已初步掌握了数电的应用技术，以及数字电路的知识和有关器件的应用，我深刻体会到了数子电路技术对当今现代社会的重要作用。 经过这次设计，我们学会了许多东西，学会了严密的思考，构想及怎样把计划付诸于实际行动之中。同时与社会的不断高速发展的步伐相比，我认识到自己所学的知识和技能还远远不足，有些实际性的问题还不能够解决，缺少很多有实际运用价值的知识储备，缺乏应有的动手解决实际问题的能力，缺乏些高效利用及筛选大量资料的能力，缺乏资源共享及应有的团队合作精神，有待进一步提高，我们应当学好自己的专业知识以适应不断发展的社会。 在这次课程设计中，我们学会了如何有效的利用网络资源及图书馆的藏书，找到了几个很不错的专业网站，为以后的查阅专业方面的信息和相互之间的交流打下了坚实的基础，学会了如何看电路图，识别电路图，提高了自己的专业技能，同时也培养了自己独立解决实际问题的能力，也培养了自己认真和严谨的科学态度，收到了很大的启发，为以后的工作积累了些宝贵的经验。参考文献 1阎石. 数字电子技术. 北京：高等教育工业出版社2梁宗善. 电子技术基础课程设计M. 武汉：华中理工大学出版社3彭介华