新型交通灯控制管理器

1、天津职业技术师范大学课程设计课程题目：新型交通灯控制管理器设计成员：王昕 徐盼盼 梁佳欣 邓裕明 指导教师：谷金清孔维敬1. 题目新型交通灯控制管理器2. 主要技术指标东西南北两个方向的信号灯必须交替工作，显示采用LED光柱或数码管倒计时的方式，遇有紧急情况可人为将两个方向都设置为红灯。3. 方案论证及选择方案一：用时间控制交通灯的状态转换（1）本方案的主要思想是用时间控制交通灯状态的转换，时间变化是有 规律的。先南北直行红灯亮，而后黄灯亮3秒，再直行绿灯亮27秒，黄灯亮3秒；然后南北转弯绿灯亮，黄灯亮，南北 交通灯都亮红灯；东西交通灯以同样规律变化。（a） 每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮3秒

2、，黄灯亮时，绿灯灭。（b）要求在绿灯亮（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）时均有 倒计时显示。所以基本符合现实功能，能够指挥车辆在十字路口完成左转精心整理和不同路口的直行。（2）基本功能、扩展功能分析考虑交通灯的功能，一个十字路口至少需 8组交通灯：东西南北各两组，一组指挥转弯，一组指挥直行。而设计的关键是控制交通灯的亮灭。考虑 南北、东西方向灯的亮灭规律相同，故可以考虑用四组交通灯来模拟实际 的八组交通灯：东西两组灯，南北两组灯，分别用来指示转弯和直行。可 用计数器控制时间，在不同的时间显示不同的灯。根据设计分析，可以采 用如下方案实现交通灯显示：通过计数来计时，不同的时间输出不同的使

3、能信号，使各方向的不同交通灯显示不同的颜色。夜间车少需交通灯，则 红灯、绿灯灭，黄灯闪烁使司机明白前方为十字路口，小心行驶。倒计时 显示需设计不同的倒计时计数器，显示不同方向交通灯的显示时间，通过 数码管显示时间，使行人方便（3） 方案二：当交通灯自动运行时，通行方向进行24S倒计时，其中绿 灯时间为20S,在此期间禁行方向一直为红灯，计数器在交通灯变方向时 重复计数。当调到手动状态时可提供脉冲让交通灯循环变快或变慢。电路 还有夜间功能，夜间时打到此档，则电路停止循环工作，只有黄灯闪烁。当南北向绿灯亮，而东西向红灯亮时，使南北向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“ 24”开始下减，当

4、减倒“ 00”时，南北向绿灯灭，红 灯亮，而东西向红灯灭，绿灯亮。方案三：此方案红绿灯控制器主要有四块555和一些阻容元件接成单稳延时电路，四级电路首尾相接，依次延时触发，使交通灯依次出现一黄一红（色）信号，指挥行人和车辆在十字路口有秩序地通行（绿）-提醒注意（黄）-禁止通行（红）。当刚接通电源时，开启脉冲经 IC（CD4011） 精心整理精心整理门电路和R1、C1延迟，C2、R22微分后，触发IC2。IC2和R4R7、C6组成单稳延时电路，其定时时间长短取决于K1的置档位置，延时td=1.1RC6,设定时间分别为 60秒、45秒、30秒。暂稳结束时，IC2的3脚转呈低电平，经 C3 R23微

5、分后，其下降沿又触 发IC3，形成第二级单稳延时，依次触发定时，完成绿色灯亮-黄色灯亮（8秒、10秒、12秒）-红色灯亮（60秒、45秒、30秒）的循环周期。本线路为控制电路及指挥岗亭内的监控显示部分。若真正用于交通指 挥，应使控制信号去激励固态继电器，然后去驱动三色光灯泡。经过讨论 研究，方案二原理清晰，易于操作。4. 电路仿真4.系统组成框图6. 单元电路设计本部分由三部分组成：脉冲发生部分、红绿灯显示、倒计时计数显示。脉冲发生部分：下图为 NE555组成的多谐振荡电路，产生1Hz的方波，用来计数器的CP信号。红绿灯显示：由八位单向移位寄存器组成计数器电路，对时间 t进行计 数。经反相器及

6、与门组成的译码器输出，分别控制东西南北各灯，其中黄 灯为闪烁亮。倒计时计数器：7. 总体电路图8. 调试过程及测试结果按照电路图焊接完电路后，再依照管脚仔细检查电路，以确保没有错误。由于本次电路比较复杂，而且有些芯片实验室暂时没有，所 以只好用功能相近的芯片代替，因此管脚需要重新分布。把电路接上电源 和单脉冲后开始调试电路，由于电路复杂，接线多，所以难免出现漏接， 错接现象，因此我们认真调试，争取能把电路调试成功。开始时，数码管 有个没有亮灯，而且代替交通灯的二极管只有红灯亮。并不符合测试电路 的要求。于是我们仔细检查，发现数码管的电源端接线没有焊牢，导致没 有显示。重新焊接后数码管正常显示。

7、在输出脉冲时发现黄灯不停闪烁， 按下夜间控制开关，黄灯闪烁，说明夜间部分没有问题。但是数码管没有 按照24秒计时，我们检查计数器的工作状态，发现计数器置入数据时 可以进行减法运算，黄灯亮灭时红灯却没有亮，导致数据无法进行减法运 算。仔细察看电路的计数器焊接点，终于发现74LS190的CP脉冲端没有接入另一个 74LS190的管脚，使其无法根据脉冲 数据进行计数及减法运算。连接后，数码管正常计数。焊接过程中经常遇 到的问题，如果不加以纠正将使电路无法工作，而且这个问题很难检查出 来，也只能利用万用表检查，我们刚发现是由于接上电路发现发光二极管 是一直点亮的，后来发现是由于一个焊点虚焊导致或门的一

8、端输入为接空 引起的。由于电路的复杂和焊接的繁杂，导致我们无法很好的仔细检查每 个焊接点的错误，因此电路有时不稳定，数码管显示时隐时现。但最后我 们还是终于把电路调试成功，完全符合课程设计的要求。9. 主要元件清单芯片：7448N、4 个 74192N、4 个74LS164D、1 个 74LS04、1 个74LS08、3 个 74LS00、1 个精心整理NE555、1 个共阴数码管、4个二极管:IN4007、 6 个电阻：240 Q、28 个470Q、6个1KQ、1个30KQ、1个电容：10微法1个发光二极管：红色 2个、黄色2个、绿色2个排针：P10、一排导线若干10.总结电1302 34王

9、昕：本周的焊接电路实验我们选做的事交通灯控制电路， 电路比较复杂，而且芯片有些也被代替了，但是我们仍然把这个电路做好 了。在这期间我们查阅了大量的资料，并且上网查了有关管脚和电路图的 信息，通过实践与理论相结合，了解了很多有关电路的原理，交通灯的构 造和原理，每部分的原理都得到了充分的认识，脑子里有了模型有了理论 后，再把理论付诸实践，使我们更加深了555和74LS系列的原理，在运用时才不会感到陌生。明白了校训“动手动脑”的意义。在这次课程设计 中，我和组员相互配合相互帮助，在遇到很多困难时能够用乐观积极的心 态来看待。我们合作的非常愉快，我想在团体设计中，团队精神是非常重 要的。电1302

10、39徐盼盼：在这次实训过程中，开始时是设计阶段也没太在 意，后来到动手的时候觉得遇见了好多没想到的问题，然后一个一个的解 决，我想这也是最吸引我们的地方，当真正投入时才发现乐在其中。以前 书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现。在设计过程中，遇到了书 精心整理本中不曾学到的情况。同时，由于是四人合作制作，是我们学到在将来大 规模电路设计中，团体协作是多么的重要。在我们的通力协作之下，电路 终于焊完了。但是我们同时也明白了我们在设计电路过程中的缺点和不 足，理解了书本跟实践的区别，十分感谢学校的用心。一周的设计使我学 到了很多， 每天都在紧张地准备和操作中，不仅增强了我的专业知识， 而且让我明

11、白了不论在哪里都是自己学习的地方，都有自己学习的技巧。 感谢老师为我们提供这次的实习机会和悉心的指导。电1302 18梁佳欣：实训中很多时候我们只是照着电路图按部就班的焊 接，并没有经过思考或者去论证其原理的对错，还有就是我们焊接时经常 会造成虚焊和错焊，这就是我们焊接的基本功还没有达到的缘故，我希望 在今后的设计中能够总结以往的经验教训，不但学习课本知识，而且还学 习课外知识，这才是我们所要达到的目的。在这次实训中，我不但训练了 焊接电路的能力，而且还学习了许多有关电路方面的知识，学习了很多电 路原理和知识，并真切感受到理论联系实际的重要和必要性。两周的实验 课程设计结束了，我们都从中学到很

12、多东西，但是学习永无止境，课程设 计给我们这个平台去展示自己，未来还有更多的需要自己学习的地方，更 多需要展示自己的地方。我相信我们会越来越好。电1302 04邓裕明：本周的实验课程设计的任务为交通灯控制管理器， 确定任务后我们便从图书馆，网上查阅相关资料，分析其工作原理，结合 我们的兴趣爱好，经过共同讨论，我们开始计算元件参数，并列出了元件 清单。周二买到元件后，便开始对整个电路进行布局。在这个过程中，由 于对原理图分析比较透彻，各个芯片的功能及其管脚的连接都作过仔细的 精心整理分析，这一过程并没有遇到太大的困难。在组员的共同努力，不断讨论分 析，仔细检查下，电路中终于调试成功。通过这一周的课程设计，发现动 手的时候遇见了好多没想到的问题，然后一个一个的解决，我想