江西航空职业技术学院

毕业设计说明书（论文）

课题名称:十字路口交通信号灯控制电路设计

航空电子设备维修专业 081331班

学生姓名：张林瑶 学号 01

指导老师：姚卫华 技术职称______________

2011年 3 月 19 日 江西航空职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

学生姓名：张林瑶 班级：081331

1.毕业设计（论文）题目：十字路口交通信号灯控制电路设计

2.毕业设计（论文）使用的原始资料数据及设计技术要求：

1、数字电子技术基础简明教程；2、集成电子技术基础；3、电路与数字逻辑设计实践

十字交叉路口分纵、横两组信号灯控制，每组有红、绿、黄三色信号灯显示。各干道亮灯顺序为：红—>绿—>黄—>红—>绿„„，红灯、黄灯、绿灯的亮灯时间分别为35S、5S、30S。（黄灯5S为闪烁），分别用2位（共4位）LED显示纵、横两路的绿灯亮时间。

3.毕业设计（论文）工作内容及完成时间：

本设计通过对秒信号源产生电路，延时电路，状态控制电路，倒计时计数电路，译码、驱动、显示电路等单元电路的设计完成控制电路的设计。

日期：自2010年12月15日至2011年3月19日

指导老师评语：

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

指导老师：_______________ 系主任：____________ 摘要

城市交通问题越来越引起人们的关注随着我国国民经济的迅速发展，城市街道车辆大幅度增长，给城市交通带来巨大压力，交通拥堵已经成为影响城市可持续发展的一个全局性问题。已有的许多建立在精确模型基础上的交通系统控制方案都存在着一定的局限性。研究车辆通行规律，找出提高十字路口车辆通行效率的有效方法，对缓解交通阻塞，提高畅通率具有十分现实的意义。地面道路是一个庞大的网络，交通状况十分复杂，因此，红绿交通信号灯成为交管部门管理交通的重要工具之一。有了交通灯人们的安全出行有了很大的保障。自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。在现代化的大城市中，十字交叉路口越来越多，在每个交叉路口都需要有一个准确的间间隔和转换顺序，这就需要有一个安全、自动的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理。本次的设计就是基于此目的而设计的。

关键词：交通灯、控制

目录

摘要 ........................................................... 3

关键词： ....................................................... 3

一、 此设计电路技术指标 ....................................... 6

二、 交通信号灯工作流程图 ..................................... 6

三、 总控制电路组成 ........................................... 6

四、时序脉冲产生和分频电路 ..................................... 7

４.1电路原理图及功能说明 ................................... 7

4.2、芯片引脚图及功能 ....................................... 8

五、延时电路 ................................................... 9

５.1、74LS161芯片简介 ...................................... 9

5.2、延时电路实现及原理 .................................... 11

六、 状态控制电路 ............................................ 12

6.1、74164芯片简介 ........................................ 12

6.2、状态控制电路的实现及原理 .............................. 15

七、倒计时电路 ................................................ 17

7.1、74LS193芯片简介 ...................................... 17

7.1.1、74LS193引脚图、逻辑符号及功能表： ............... 17

7.1.2、74LS193状态功能表： ............................. 18

7.2、倒计时电路的实现及原理 ................................ 18

八、 译码、驱动、倒计数显示电路 .............................. 19

8.1、74LS249简介 .......................................... 19 8.1.1、特点： ........................................... 19

8.1.2、引脚功能： ....................................... 20

8.1.3、功能表 ........................................... 21

8.2、显示电路 .............................................. 22

总原理图 ...................................................... 24

原件清单 ...................................................... 25

设计总结 ...................................................... 26

参考文献 ...................................................... 28

一、 此设计电路技术指标

十字交叉路口分纵、横两组信号灯控制，每组有红、绿、黄三色信号灯显示。

各干道亮灯顺序为：红—>绿—>黄—>红—>绿„„，红灯、黄灯、绿灯的亮灯时间分别为35S、5S、30S。（黄灯5S为闪烁）

分别用2位（共4位）LED显示纵、横两路的绿灯亮时间。

二、 交通信号灯工作流程图

S0主干道红灯亮，次干道绿灯亮：S1主干道红灯亮，次干道黄灯亮：S2次干道红灯亮，主干道绿灯亮；S3次干道红灯亮，主干道黄灯亮。四个工作状态不断循环。流程图如图1所示：

图1

三、 总控制电路组成

本控制电路应包含：1、秒信号源产生电路，2延时电路，3、状态控制电路，4、倒计时计数电路，5、译码、驱动、显示电路。其原理方框图如图2

图2

四、时序脉冲产生和分频电路

４.1电路原理图及功能说明

○1、时序电路是数字系统不可缺少的一个重要组成部分，因为数字电路只有在时钟电路的驱动下才可正常工作。根据应用场合的不同，不同数字电路选择使用不同类型的时钟发生器。因为交通灯控制系统的秒信号精度不高，故选用555定时器。R1、R2和C为定时电阻和电容，其产生信号频率与电路参数关系为：

低电平暂态维持时间：T1=0.7R2C;

高电平暂态维持时间：T2=0.7(R1+R2)C;

周期：T=T1+T2；

占空比：ｑ＝Ｔ2／（Ｔ１＋Ｔ２）＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋２Ｒ２）；

频率f=1／（Ｔ１＋Ｔ２）

据设计要求时钟脉冲频率应为1Hz。在此占空比取值约为0.5，故T1取值约为0.5，电容C选10uF电解电容；

由:0.5≈0.7×R2×0.00001； 求得:R2≈71KΩ

且根据实际电阻R2取阻值为47kΩ电阻；

T2就取值应约为0.5，

由:0.5≈0.7×（R1+47000）×0.00001；

求得:R1=24.4kΩ，

且根据实际电阻R1取值为22kΩ

故电路实际周期为T=0.7（R1+2R2）C≈0.82s;实际频率为f=1/T≈1.2Hz

故电阻、电容取值为：R1=22kΩ、R2=47kΩ、C=10uF时,产生的时钟信号CP周期约为1S的矩形波。电路图如图3所示：

图3

○2、所需器件

555芯片一个；47K、10K电阻各一个；10uF电容器一个

4.2、芯片引脚图及功能

555引脚图如下图4：

9 图4

1地 GND 2触发

3输出 4复位

5控制电压 6门限(阈值)

7放电 8电源电压Vcc

五、延时电路

５.1、74LS161芯片简介

74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。其引脚图如下图5;

图5