交通灯控制逻辑电路设计

1、电工电子技术课程设计交通灯控制逻辑电路设计姓名：景德镇陶瓷学院机电学院2008 年 01 月 04 日目录、概述二、方案论证2三、各单元电路的说明4四 方案实现6五、安装与调试8六、元件明细表9七、参考文献10八、设计小结、体会10九、交通灯控制系统的电路逻辑图11一 、概述为了确保十字路口的车辆顺利畅通地行驶， 往往都采用自动控制的交通信号 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、设计任务和要求设计一个十字路口交通信号灯控制器，其要求如下：1.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

2、为EWREWY EWG则满足图4.1的工作流程并且可以并行工作：NSG( EWR-NSR ( EWG,黄灯用于闪烁提示绿灯变为红灯。2满足两个方向的工作时序：东西方向红灯亮的时间应等于南北方向黄、 绿灯亮 的时间之和；南北方向红灯亮的时间应等于东西方向黄、绿灯亮的时间之和。时序工作流程见图4.2所示：南;I血绿灯亮，东西向红灯亮一一占5协南北向黄灯亮，东西向红灯亮一一占n¥南北向红灯高，东西向绿灯亮一一占51南北向红灯亮东西向黄灯亮一一占It图42交通灯顺序工作流程图卍图4.3交通灯时序工作流程图*图4.3中，假设每个单位时间为4秒，则南北、东西方向的绿、黄、红灯亮 的时间分别为24

3、秒、4秒、24秒，一次循环为48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装置，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具 体要求为：当某方向绿灯亮时，置计数器为某一个数值，然后以每秒减1的计数方式工作，直至减到数为“ 0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束， 进入另一个方向的工作循环。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24，并使数显计数器开始减“ 1”计数，当减法计数到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数码管显 示的数值应为4,当减法计数到“ 0”时，黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时， 使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数码管

4、的显示为24。4可以手动调整脉冲时间，夜间为黄灯闪耀。三、设计过程1.课题分析根据设计任务和要求，参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图4.1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。交通灯控制器的系统框.图 如图4.1所示。2方案论证1.1Hz标准脉冲和分频器 产生稳定的秒脉冲信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。因十字路口每个方向绿、黄、红灯亮时间比例分别为 5： 1： 6,所以，如果选4秒为一 单位时间，则计数器每计数4秒输出一个脉冲。这一电路用 D触发器可实现。2计数器按计时要求记录秒脉冲的数目，完成计时任务，向交通灯控制器发出相应的定 时信号，控制两条道路通车时间和绿灯变红灯的切换时间

5、。2交通灯控制器由波形图可知，计数器每工作循环周期为 12,所以可以选用12进制计数器。计 数可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态表如 表1.1所示。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：南北方向东西方向红EWR = Q、黄恥T 型岳(AKT NY CPl )EWY-QaQ5EWY EWY CPI)绿5J7G = e4由于黄灯要求闪耀几次，所以用1Hz的标准脉冲和EWY或 NSY黄灯信号相“与” 即可。表4.1 状态表计数器输出南北方向东西方向TQQ1Q 2QQ

6、3Q 4NSG NSYNSREWG EWYEWR0000000100001110000010000121100001000013111000100001411110010000151111010T0001611111100110070111110011008001111001100900011100110010000011001100110 0 0 0 00 0 10014.译码驱动电路按照交通灯控制器所处的状态进行译码，然后驱动相应的信号灯，指挥道路的 行人和车辆。3. 显示控制部分显示控制部分实际上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

7、，使计数器减1,直到计数器为“ 0”停止。译码显示可用74LS47驱动BCD码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，如 74LS168 74LS190 74LS193等。4. 手动、自动控制，夜间控制采用选择开关进行。置开关在手动位置，输入单次脉冲，可以使交通灯处于某一位置上；开关在自动位置上时，交通信号灯按自动循环工作方式运行。夜间时，将夜间开关接通，黄灯将一直闪耀，提醒过往行人注意。四、方案实现1.单次手动及脉冲电路如图3.0所示。单次脉冲是由两个与非门组成 的RS触发器产生，当S2在手动位置，且按下 3时，有一个脉冲输 出使74LS164移位计数，实现手动控制。当 Sz在自动位置时，

8、由秒 脉冲电路经分频后输出给74LS164,这样，74LS164为每4秒向前移 一位。单次Si2. 控制器电路选用8位寄存器74LS164组成扭环形十二进制计数器。3. 计数显示电路根据设计任务，译码显示选用 BCD码七段译码器74LS248，显示器选用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器选用可预置加、减法计 数器74LS168。计数器做成二十四进制减法计数器。 南北方向的数字 显示电路如图:南北方向置数信号1由图中可以看出，在减法计数器开始工作之前，由黄灯亮信号使减法 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（Y=1） 时，置入数据。黄灯灭（Y=0）,而红灯亮（R=

9、1）时，开始减计数。4. 交通灯控制系统的电路逻辑图交通灯控制系统的电路逻辑图如图五安装调试5.1控制器电路调试，译码器电路调试，整机调试。整个交通灯控制系统需要有 4个时间显示器，28个交通灯。我在这 里共接了 6个时间显示器，其中4个用于交通倒计时，另外2个用于 显示当前置数2、点击启动按钮，便可以进行交通灯控制系统的仿真， 电路默认把通车时间设为25秒，打开开关后，东西方向绿灯亮，“东 来西往”的行人车辆都可自由通行；南北方向车道的红灯亮，南来北 往的行人车辆皆禁止通行。时间显示器从预置的 25秒，以每秒减1, 减到数5时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次， 其余灯都不变

10、。减到数1时，1秒后显示器又转换成预置的25秒， 东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为绿灯；南北方 向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红灯。如此循环下去。3、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为 698秒），效 果和上面差不多，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数 5,车灯进行 一次转换，到0秒时又进行转换，而且时间重置为预置的数值，如此 循环。六元器件清单1定时器5551个2十进制同步加/减计数器74LS1684片3六反相器74LS041片4四一2输入与门74LS082片5三一3输入与门74LS111片6四一2输入或门74LS321片7BCD七段译码驱动器74LS24

11、84片8双D触发器74LS741片98位串入/并出移位寄存器74LS1641片10四一2输入与非门74LS1001片11欧姆电阻10KQ 200 Q4、4212可调电阻47KQ1个13电容10卩 F、4.7 卩 F、0.01 卩F 2、2、214发光二级管6个开关3个16数码管LC5011-111个七 参考文献（1） 电子技术基础（数字部分）康华光等编（ 2） 数字电子技术基础阎石等编八 设计小结、体会 交通灯的状态转换和倒计时时间的显示，基本能实现东西、南北 直行和转弯灯的显示功能。在现实中晚上没有行人，可以不用交通 灯控制，只需要黄灯亮着提醒人们前方有路口即可。那就需要一个 始终显示模块，

12、指定的时间内回到初始状态也就是我用的 EN=O是的 状态。只是人为控制，若有 24 小时的计时会使交通灯的控制智能化。 有些城市的交通灯中也有右转灯，这个程序中有很多地方仍然需要 改进。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力 . 在 课程设计的过程中 , 我想了很多种方案 ,对同一个问题 （像计数器的接 法）都想了很多种不同的接法 , 运用不同的芯片进行了比较 ,最后还是 采取了上面的方法进行连接 .在连线过程中 , 经常会遇到一些问题 ,比 如接错线 , 无意中删除了一些线等 ,使自己感觉到有点点的力不从心 . 从开始做课程设计那天起 ,脑中天天都想着同样的问题 ,怎么去接线

13、, 怎么去把电路弄得更加简单 , 怎么别人更容易看懂 . 你会花更多的时 间才会做好 . 课程设计有利于提高我们的动手能力 , 能把我们所学的 书本知识运用到实际生活中去 .同时也丰富了我们的业余生活 , 提高 我们对知识的理解能力 .13东西方向EWGY' B74LS11交通灯控制系统的电路逻辑图南北方向NSGY'BLC501-8174LS08东西南北> 112&> 1g74LS248a.g74LS248a.g74LS248a.g74LS248D C B AD C B AD C B AD C B APQ3Q2Q1Q0PQ3Q2Q1Q0&&T74LS168T74LS16874LS04U/DLDDCCU/DLDDCC1&74L