交通信号灯电路的设计

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1、武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书交通信号灯电路的设计1技术指标:设计一种利用发光二极管作为交通信号灯的指示，实现南北、东西车道的交替通行，要求实现南北车道方向循环显示的顺序是绿灯、黄灯、红灯；东西车道方向循环显示的顺序是红灯、绿灯、黄灯。2设计方案及其比较：如今，社会公路交通日趋发达，因此为控制行人和车辆通行秩序以及避免交通事故的发生人们设计产生了交通信号灯。因为要根据不同交通道路情况指定不同的通行规则，于是交通信号控制电路应运而生。2.1设计总思路：由于数字电路技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制系统很容易实现。只要数字集成块在一定范围内输入，都能得到确定的输出，调试

2、起来也比较容，电路的工作状态会比较稳定。这次的设计就是通过一些基本的数字芯片组合来实现对十字路口交通等的六个不同信号灯的控制，另外还加以数码管显示。以做到十字路口信号灯的仿真模型，这个电路的设计看似较为复杂，其实就是一些基本的数字电路组成。只要将整个电路的基本方向确定下来，画出电路流程图，在对各项功能进行设计，一步步突破，最后进行整理总结。首先分析实际交通灯控制电路，从主干道（南北方向）和支干道（东西方向）入手，路口均有红、黄、绿三个交通灯显示数码管。其示意图如下：图1，十字路口交通信号灯控制示意图：为了相对的更符合实际情况，我们取S0,S1,S2,S3分别为27s，3s，27s，3s，即

3、：要求实现逻辑功能，在1-3状态循环。1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间27s；17武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书2、东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮，时间3s；3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间27s；4、南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮，时间3s；图1十字路口交通信号灯控制示意图2.2方案一设计电路图如图所示（为了能让读者观察方便，我们将图二完整的电路图拆分成图三与图四两部分）：17武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书图2完整电路图图3部分电路图其中74LS161的CLK接受方波脉冲，74LS138的Y0、Y1、Y2、Y3去置数和控制信号灯的状态。

4、左边的74LS161通过清零反馈实现十进制计数，右边的74LS161通过清零反馈实现六进制计数，其中，由于74LS161是通过上升沿来触发的，所以我们在Q2，Q3接个与非门来实现十进一的功能。经过74138译码后控制交通灯的状态变化以及置数的变化，从而控制整个系统，其中74160的QC端经过一个非门接其置数端，当QC为1时，计数器置数回到0，从而控制电路的状态循环，同时QA，QB的变化经过译码器7413817武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书后控制整个电路及交通灯的循环。74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器,管脚图如5。只有当EP、

5、ET均为高电平时才能正常工作。整个交通灯状态分为四部分，真值表与状态如表1。横纵向干道的红、黄、绿信号灯主要由状态控制器输出决定。用1表示灯亮。用0表示灯不亮。表1交通灯状态真值表时间对应二进制横向的交通信号灯纵向的交通信号灯红(R1)黄(Y1)绿(G1)红(R2)黄(Y2)绿(G2)0~2600000000~0010011000110027~2900100111~0010100101010030~5600110000~0101011010000157~5901010111~01011001100010根据表中数据，可得出各个信号灯与时间的关系。如下表2所示：表2信号灯与时间关系表红(R1

6、)黄(Y1)绿(G1)十位个位十位个位十位个位00110000~10010010011100000000~10010100100000010101100100100000~0110红(R2)黄(Y2)绿(G2)十位个位十位个位十位个位00000000~10010101011100110000~10010001100001000010100101010000~0110即：17武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书其中，分别表示译码器U2的8个输出端口，分别表示译码器U6的8个输出端口。表示计数器U1的第11端口。根据上式，即可列出相应的逻辑电路图。图4部分电路图2.3方案二电路设计

7、图如图所示：17武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书图5方案二电路图下面我们具体介绍一下电路。控制器：十字路口的车辆运行情况由以下4种可能：A主干道通行支干道不通行，此时主绿灯支红灯亮，持续27秒。B主干道停止，支干道仍不通行，此时主黄灯支红灯亮，持续3秒。C主干道不通行支干道通行，此时主红灯支绿灯亮，持续27秒。D主干道仍不通行支干道停止，此时主红灯支黄灯亮，持续3秒。则主控制器有S0、S1、S2、S3四种