数字电子课程设计交通灯控制电路 专业：班级：姓名： 学号：指导老师： 一 交通灯基本工作原理交通灯系统原理图：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亮表示允许通行见下图 东西方向 G Y R 东西方向 G Y R时间显示器具时间显示器具系统控制电路≥1 时标分频手动、单步 图1 交通灯控制器系统框图设计中十字路口交通信号灯控制，要求如下：1． 工作流程图： 南北向绿灯亮，东西向红灯亮—占5t 南北向黄灯亮，东西向红灯亮—占5t 南北向红灯亮，东西向绿灯亮—占5t 南北向红灯亮，东西向黄灯亮—占1t 图2 交通灯顺序工作流程图 图中设南北方向的红，黄，绿灯分别为NSR,NSY,NSG东西方向的红，黄，绿灯分别为EWR,EWY,EWG。
工作方式：南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮2．工作时序：东西方向亮红灯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、绿灯时间之和时序工作图如下：假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为15秒、3秒、18，一次循环为36秒其中红灯亮的时间为绿、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀 图3 交通灯时序工作流程图3．为了方便人们玩直观地把握时间，十字路口要有数字显示，作为提示，具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的人作循环例如：当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为18，并使数显计数器开始减“1”计数，当减到绿灯灭而黄灯亮时，数显的值应为3，当减到“0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；，同时，使得东西方向绿灯亮，并置东西方向的数显为18二 交通灯基本组成它主要由控制器、显示控制部分和秒脉冲信号发生器等部分组成。
1． 单次手动电路及秒脉冲发生器单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的；秒脉冲发生器是该系统中显示控制部分和控制器的标准时钟信号源，可用晶体振荡或RC振荡电路构成2． 控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换它由74LS164组成扭环形计数器，然后经译码后，输出十字路口南北、东西二个方向的控制信号3． 显示控制部分显示控制部分，实际是一个定时控制电路当绿灯亮时，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，使计数器减肥，直到计数器为“0”而停止译码显示可用法74LS168BCD码七段译码器，显示器用LC5011—11共阴极LED显示器，计数器采用可预置加、减法计数器，如74LS168、74LS193等4． 汽车模拟运行控制部分此部分为电路扩展部分，可用LED发光二极管模拟汽车行驶电路当某一方向绿灯亮时，这一方向的发光二极管接通，并一个一个向前移动，表示汽车在行驶；当遇到黄灯亮时，移位发光二极管就停止，而过了十字街口的移位发光二极管继续向前移动；红灯亮时，则另一方向转为绿灯亮，那么，这一方向的LED发光二极管就开始移位（表示这一方向的车辆行驶）；用移位寄存器组成汽车模拟控制系统。
三设计步骤及方法1. 单次手动及脉冲电路单次脉冲是由二个与非门组成的RS角发器产生的，见下图3，当按下K1时，有一个冲输出使74LS164移位计数实现手动控制K2在自动位置时，由秒冲电路经分频后（4分频），输入给74LS164，这样，74LS164为 每4秒向前移一位（计数1次） 图4 单次脉冲电路本设计中，秒脉冲发生器由晶本振荡电路组成，发生器发出的波形经过整形，分频获得1HZ的秒脉冲电路图如下： 图5秒脉冲电路2． 控制器部分控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换它由74LS164组成扭环形计数器，估后经译码后，输出十字路口南北，东西两个方向的控制信号，设计中黄灯信号满足闪耀，并在夜间时，黄灯闪亮，而绿，红灯灭74LS164功能表及计数器电路图，状态表分别如下：图6 计数器电路T计数器输出南北方向东西方向Qo Q1 Q2 Q3 Q4 Q5NSG NSY NSRENG EWY EWR012345678910110 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 01 1 1 1 0 01 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 0 1 1 1 10 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 计数器状态表东西方向 绿：EWY= Q4*Q5 南北方向 绿：NSG= Q4*Q5黄：EWY= Q4` Q5(EWY=EWY*CP1) 黄：NSY= Q4*Q5(NSY`=NSY* CP1)红：EWR= Q5 红：NSR=Q5由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。
3． 数字显示部分当南北方向绿灯亮，而东西方向红亮时，使南北方向的74LS168以减法计数方式工作，从数字“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（EWB=0）,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： 图7 数字显示部分在减法计数开始之前，由黄灯信号使减法计数器先置入数据，图中 接入U/ D和LD的信号就是由黄灯亮（为高电平）时，置入数据黄灯灭（Y=0）而红灯亮（R＝1）开始减计数4． 汽车模拟控制电路电路见下图： 图8 汽车模拟控制电路说明：黄灯（Y）或红灯（R）亮时，RI这端为高（H）电平，在CP移位脉冲作用下，而向前移位，高电平“H”从QH一直移到QA(图中74LS164－1)由于绿灯在红灯和黄灯为高电平时，它为低电平，所以74LS164－1QA的信号就不能送到74LS164－2移位寄存器的RI端这样，就模拟了当黄红灯亮时汽车停止的功能而当绿灯亮，黄，红灯灭（G=1,R=0,Y=0）时，74LS164－1和74LS164－2都能在CP移位脉冲作用下向前移位。
这就意味着，绿灯亮时汽车向前运行这一功能 四 电路总体说明 综合以上分析，可得出交通灯的总电路图： 图9 交通灯电路 补充说明：本设计除了具有以上所列功能以外，还可以手动调整和自动控制，为了保证安全，夜间为黄灯闪耀交通灯控制实现方法很多，前面已有举例，这里就不一一说明了五 设计所用器材1. NET系列数字电子技术实验系统2. 5V直流稳压电源3. 交通信号灯及汽车模拟装置4. 集成电路：74LS164，74LS74，74LS168,74LS248及各种门电路5. 显示：LC5011-11，发光二极管4个6. 10K电阻3个7. 开关3个六 小结随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了为了确保十字路口的车辆顺利通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥经过这个周课程设计，在指导老师的指导下与自己查资料下，完成了本次课程设计的基本要求，这次课程设计既锻炼了我的动手能力，又培养了我的兴趣进一步丰富了自己的数字电子知识在设计中碰到一个接一个的难题，在经过老师指导和同学们的交流，使难题一一得到化解，更重要的是使我深深的体会到理论结合实际的重要性，体会到知识的海洋是无穷无尽的，激发我去追求七 参考文献《电子技术基础――数字部分》 高等教育出版社 主编：康华光《电子课程设计指导书》 焦作工学院电气工程系 主编：艾永乐 付子。