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1、交通灯报告设计年级：2013级学院：电子信息工程学院 物理科学与技术学院小组成员：郭文斌、王阳、张婷、八1冃U B现如今，随着人口和汽车的日益增长，城市交通日益拥挤， 人们的安全问题也日益重要。因此，红绿交通信号灯成为交管 部门管理交通的重要工具之一。交通信号灯常用于十字路口， 用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事 故。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改 进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化、 科学化、简便化。尤其是近几年来，随着电子与计算机技术的 飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子
2、设 计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段， 这些为交通灯控制电路的设计提供了一定的技术基础。本设计通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出 使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄、 绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实 现十字路口交通管理的自动化。因此，在本次课程设计里，将 以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。本实验 设计目的是培养数字电路的能力，掌握交通信号灯控制电路的 设计方法。一、设计任务及耍求设计一个十字路口的交通灯定时控制系统，基本要求如下：(1) 、用红、黄、绿三色发光二极管作信号灯，设计制作一个交通灯控制电路。(2
3、) 、当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通 彳亍亮绿灯时，主T道亮红灯。(3) 、两者交替允许通行，每次放行20秒。(4) 、在每次由亮绿灯变成红灯时的转换过程中间，耍亮5秒黄灯作 为过度，以使行驶中的车辆有吋间停到禁止线以外。二、交通灯控制系统。交通灯控制系统原理框图三、所用器材：NE555, 741s08, 741s04, 741sl63, 741sl53, 741s248, 741s74,共阴 数码管，发光二极管，若干电阻电容四、总体设计方案：上图为交通灯的一个整体设计框图。系统主耍由秒脉冲 信号发生器、定时器、控制器、译码器、信号灯显示器组成。 其中控制器是核心部分，
4、由它控制定时器和译码器的工作， 秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟信号，译码器输出两路信号灯的控制信号。图中TI八TY为定时器的输出信号，ST为控制器的输出 号。TL :表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为20秒, 即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TI=1,否则TL=0。TY :表示黄灯亮的吋间间隔为5秒。定时时间到，TY二1, 否则，TY=0oST :表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状 态转换信号，由它控制定时器开始下一个工作状态的定时。因此，用定时器分别产生两个时间I川隔后，向控制器发 出“时间已到”的信号，控制器根据定时器的信号，决定是 否进行状态转换。如果肯
5、定，则控制器发出状态转换信号St, 定时器开始清零，准备重新计时。交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有 四种状态，分别用So、Si S2 S3表示。S。状态：甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮，此吋甲车道允许 车辆通行，乙车道禁止车辆通行。当甲车道绿灯亮够规定的 时间后，控制器发山状态转换信号，系统进入下一个状态。Si状态：甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮，此时甲车道允许 超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通 行，乙车道禁止车辆通行。当甲车道黄灯亮够规定时间后, 控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。Ss状态：甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。此吋甲车道禁 止车辆通行，乙车道允许
6、车辆通行，当乙车道绿灯亮够规定 时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。S2状态：甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。此时甲车道禁 止车辆通行，乙车道允许超过停车线的车辆通行，而未超过 停车线的车辆禁止通行。当乙车道红灯亮够规定的时间后， 控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态S。状态。So Si、S2、S3状态分别分配状态编码为00、01、10、 11,由此得到控制器的状态，如表1所示。表1状态转换表控制器状态信号灯状态车道运行状态So (00)甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行S, (01)甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行S3 (11)甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行S2
7、 (10)甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为 简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下 规定：AG=1：甲车道绿灯亮；BG=1：乙车道绿灯亮；AY二1：甲车道黄灯亮；BY二1：乙车道黄灯亮；AR二1：甲车道红灯亮；BR=1：乙车道红灯亮。具体设计方案如下：a）秒脉冲发生器部分：我们组用NE555定时器结合相关47K电阻 以及10UF 10NF电容组成多谐振荡器，用以产生1HZ的脉冲, 从而计数器进行相关工作。:ka.7 4 Ls仿真图如下： RST OUT-DIS THRTRIeox GKD b）计数器部分：采用741S163计数器
8、，并设定5秒和二十秒两种 进制，用以控制黄灯和红绿灯，以及数码管的显示。仿真图如下：U12B 74LS08NIJU13A74LS08N出殆踏4-74LS04Ntx74LSQCU17A - 74LS04N74LS16 U74LS04NU1SAc）译码器部分：采用741S248译码器。主耍用于对计数器发送的 数字进行译码，从而驱动数码管显示相应的数字。仿真图如下：jI7A1 ；7AAR1 mr I hl I旷一d）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。它选用741 S74 双D触发器做时序寄存器产生四种状态，选用74LS153数据选 择器来对寄存器
9、的输入状态进行控制，列出状态转换图，逻辑 函数表达式，就可进行相关设计，最后用数据选择器和双D触 发器通过相关逻辑门对交通灯和数码管的状态进行相关的转 换。如图：控制器的状态转换表输入输出现态状态转换条件次态状态转换信号QinQonTLTYQ.n+1Qon+1ST000X000001X01101X001001X1111110X110111X10110X010010X1001根据上表写出状态方程和状态转换信号方程为:Qi 一厉1WT、+ QiW + Q心 K+ QiBQon + WQnF+ NSF +QinT、+ QinQTs用四选一数据选择器和D触发器实现，设A.Ao二QWQN ,其他变量通过
10、数据输入端输入。数据选择器用74LS153,触发器用74LS74o设计中将 触发器的输出看作逻辑变量，将Tl、Ts看作输入信号， 按照由数据选择器实现逻辑函数的方法实现以上三个逻 辑函数，并将触发器的现态值加到数据选择器的选择变量 端，数据选择器的输入端信号可以根据状态方程和转换信 号方程得出。就可得到控制器的原理图，触发器的时钟输 入端输入秒脉冲。系统的输出是在QiQ驱动下的六个发光二极管，各状 态与信号灯的关系由表2给出，因此，得到二极管信号与 控制器状态变量的关系为：甲车道：AG二*Q(/AY二*QAR二Q】乙车道：BG= QQuBY二 Qi*QBR二仿真图如下：设计电路总图02Y2五、
11、总结及心得体会:这次课程设计历时一个星期。虽然很辛苦，但是通过这一个星期的努力，还是有很多收获的。通过这一个星期的课程设 计，我发现了自己的很多缺点与不足，自己知识的漏洞，看到 了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需在课程设计过程中，光有理论知识是不够的，还必须懂一 些实践中的知识。首先，我们要做好课前的仿真练习，只有仿 真通过了，才能做接下来的硬件焊接部分。其次，在焊接电路 之前，我们必须查阅好各个芯片的引脚图，知道一个芯片共有 儿个引脚，哪个引脚该接什么。最后，在焊接的吋候，一定要 细心，不能够三心二意，因为线比较多，所以一定耍全神贯注。结果出不来，不要急躁；看到其他同学提
12、前完成设计了， 不要急躁；当找不到问题所在处时，也不要急躁。总而言之， 就是得静下心来，不急不躁，慢慢检查，慢慢体会。本次课程设计也让我加深了对电子线路基本知识的理解， 提高了我的综合运用所学知识的能力，增强了我的根据课程需 要选学参考资料，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。同 时我也初步学习到了关于课程设计的基本方法、步骤和撰写设 计论文的格式。通过这次课程设计，我想说：为完成这次课程设计我们确 实很辛苦，但苦中仍有乐。还记得做仿真那晚，每天都弄得很 晩才回寝室。这些日子里，从设计到仿真，从仿真到硬件焊接， 从硬件焊接到结果出来，我们经历了很多，在这期间，我们学 到了很多，也收获很多。对我而言，知识上的收获重要，精神 上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理：我们不能满 足现在，耍不断的挑战自己，迎难而上！
