交通灯控制器的 设计

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1、电子设计自动化实训说明书电子设计自动化实训说明书题目：交通灯控制器的设计系部：信息与控制工程学院专业：电子信息工程班级：06级1班学生姓名:朱清美学号:06031340115指导教师:张建军1电子设计自动化实训说明书2009年12月21日目录1摘要32设计任务与要求43设计原理及框图44单元电路设计及仿真调试64.1状态控制器的设计64.2状态译码器设计及仿真调试94.3定时系统设计及仿真调试114.4秒脉冲发生器设计135个人总结146参考文献151电子设计自动化实训说明书1摘要：分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际

2、情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。　关键词：交通控制　交通灯　时间发生器　定时器1　引言随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高

3、速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，笔者进行了深入的研究，以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。1电子设计

4、自动化实训说明书2设计任务与要求设计一个十字路口交通灯信号控制器，要求如下：1.主、支干道交替通行，主干道每次放行30s，支干道每次放行20s。2.绿灯亮表示可通行，红灯亮表示禁止通行。3.每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5s。4.在黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。5.十字路口的交通灯要有数字显示，作为等候时间提示。要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。3设计原理及框图十字路口的交通灯指挥着行人和各种陈车辆的安全通行。有一个主干道和支干道的十字路口，如图1所示。1电子设计自动化实训说明书图一两条支干道上都设置了红、绿、黄3

5、色信号灯。红灯表示禁止通行，绿灯表示可以通行，在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟，以便让停车线一外的车辆体制运行。因为主干道上的车辆多，所以放行的时间要长。要实现上述交通信号灯的自动控制，则要求控制电路由秒脉冲信号发生器、计数器、状态控制器、信号灯译码驱动电路和数字显示译码驱动电路几部分组成。整机电路的设计框图如图2所示1电子设计自动化实训说明书图二交通灯控制系统组成框图状态控制器用于记录十字路口交通灯的工作状态，实现对主、支干道车辆运行状态的控制。状态译码器根据状态控制器所处的状态，通过状态译码器分别驱动点亮相应的信号灯，指挥主、支干道的行

6、人和车辆。通过减法计数器对秒脉冲信号作减计数，完成计时任务，达到控制每一种工作状态持续时间的目的。减法计数器的回零脉冲控制状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态，决定计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD码译码器译码，驱动数码管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制器，使红灯闪烁。4单元电路设计及仿真调试4.1状态控制器的设计根据设计要求，因主干道和支干道各有3种灯（红、黄、绿），它们在正常工作时，发亮的灯只有4种可能的组合：主绿灯亮，支红灯亮，主干道通行；主黄灯亮，支红灯闪烁，主干道停车；主

7、红灯亮，支绿灯亮，支干道通行；主1电子设计自动化实训说明书红灯闪烁，支黄灯亮支干道停车。各信号灯的工作顺序流程如图三所示。30s未到5s未到20s未到5s未到图三交通灯工作顺序流程图信号灯4种不同的状态分别用S0、S1、S2、S3表示，其状态编码及状态转换图如图四所示。1电子设计自动化实训说明书图四交通灯状态编码及状态转换图由图四可知其显然是一个2位二进制计数器，可采用多种中规模集成计数器来实现。本电路采用74LS161的4位二进制计数器直接利用其低位构成2位二进制计数器来实现状态的转换，电路如图9五（a）所示。将状态控制器创建为子电路。分

8、别在各端口接入输入/输出端口，注意端口的左右放置，朝左放置是输入端口，朝右放置是输出端口，然后将电路全选，选择Place/ReplacebySubcircuit菜单命令，在弹出的