交通灯控制电路设计

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1、交通灯控制电路设计一、设计任务和要求随着社会的进步和发展，交通工具日趋增多。这就给我们的道路交通带来了混乱，特别是十字路口的交通管理问题。为了确保十字路口的车辆顺利、畅通得通过，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。本次实验就是要设计一个交通逻辑控制电路，来实现十字路口的自动交通控制。实现功能如下：一个具有主、支路的路口。主路通行时间40秒、支路通行时间20秒、黄灯各为5秒。二、实验设备及器件1.实验设备及工具：仿真计算机、数字万用表、钳子、镊子等2.实验器件1555脉冲产生器1274LS161计数器2 374LS74D触发器1474LS

2、04非门2574LS08与门2674LS47数码管驱动27七段LED数码管用于显示28发光二极管红绿黄模拟交通灯各29电阻150、4.7、限流各110电阻100限流311电容4.7、10整流各112实验板安装电路113导线连接电路若干三、设计原理及实现方案I.工作状态如下一个十字路口主道方向的红、黄、绿灯分别用G、R、Y；支道方向的红、黄、绿灯分别为g、r、y.表示。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”。状态图：整

3、个流程为：（1）主车道绿灯亮，支道红灯亮。表示主道上的车辆允许通行，支道禁止通行。绿灯时间到时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。　　（2）主车道黄灯亮，支车道红灯亮。表示主车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。　（3）主车道红灯亮，支车道黄灯亮。表示主车道禁止通行，支车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。　（4）主车道红灯亮，支车道黄灯亮。表示主车道禁止通行，支车道上

4、位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。II.实现方案（1）.方案一根据状态图，得到交通灯的设计原理图实现原理：如图，通过一个驱动三个计时电路。这时译码电路和数码管只有一个对应同步显示计时内容。当这个时间段计完后，给状态控制电路输出格的脉冲。这时状态向后变化一个。同时又通过控制器的输出端控制红绿灯电路，又根据状态确定那个计时器工作。这样就完成了一计数单位的工作周期。方案总结：优点就是原理上易于实现，因为计数器分为3

5、个，在原理逻辑上更直接。但缺点也很明显，就是浪费了大量的元器件，来重复实现一个模块功能，这是一种浪费。在工程上是绝不允许的。而切元器件多了，连接电路时易发生错误。（2）方案二根据状态图，得到交通灯的设计原理图如图：秒脉冲提供电源让计时电路工作。计时电路的作用是实现40秒、20秒、和5秒等三个计时，同时用译码器和数码管组成的显示电路来显示时间。在计完一个时段后计时器发出一个脉冲，驱动状态控制电路，使之状态发生改变。进而红、绿、黄灯亮暗改变，又完成了对计数器的置数。从而进行40秒、20秒、和5秒的自动切换。到此一个工作状态结束。进入下一个状态。方

6、案总结：这是对方案一的优化：把三个计数器合为了一个，换句话就是用一个计数器实现三个计数功能。这是利用置数智能的对电路进行计数选择。尤其是在主模块的设计上，更多的利用了计数模块。如下：这样做的好处就是能更好的利用原有电路的元器件和设计模块。使系统高度集成化。如此既能节约成本，又可降低连接时的错误概率。在置数方面是利用灯的亮暗，会更直接。这完全符合设计思想和工程的设计原则。所以我们选择这种方案。（3）方案三还有一种方案就是利用循环一个周期的时间。如本实验是70秒，做一个计数器。把它截为4个时间段：40秒、20秒和两个5秒。这样在整个周期上单独的分

7、离每个状态所需的时间、状态以及红绿灯的变化。进而完成一个周期，而循环工作。方案总结：这种方案虽然原理上更简单。但是在实现起来会使用很多的器件来实现其工作。因为在整个时间段上截取，就必须加上状态判断部分。所以这种方案就没有过多的考虑。四、单元电路的设计①.秒脉冲电路它是整个电路的动力输入，设计如下：参数由老师提供。②.状态控制部分该电路共有4个状态，具体如下：控制状态信号灯状态红绿灯显示S0（00）主绿，支红主道绿灯40秒S1（01）主黄，支红主道黄灯5秒S3（11）主红，支绿支道绿灯20秒S2（10）主红，支黄支道黄灯5秒因为电路只有4个状态

8、：00、01、11、10。所以我选择用D触发器来实现状态的转换。电路如下：状态控制电路是整个设计的核心部分。它是控制红、绿、黄灯的枢纽部分。而的工作顺序直接决定了整