数字电路课程设计总结报告题目：交通灯控制器
班级：08通信工程1班
学号：**********
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指导老师：张**
日期：2010年12月
目录
1、设计背景
2、设计任务书
3、设计框图及总体描述
4、各单元设计电路设计方案与原理说明
5、测试过程及结果分析
6、设计、安装、调试中的体会
7、对本次课程设计的意见及建议
8、附录
9、参考文献
10、成绩评定表格
一、设计背景
随着经济的快速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，极其容易发生交通问题，为了保证交通秩序和人们的安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。

交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。

交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。

二、设计任务书
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（即
A车道）和东西方向（即B车道）两条交叉道路上的车辆
交替运行，每次通行时间都为30秒；
2、在绿灯转红灯时，先由绿灯转为黄灯，黄灯亮6秒后，再
由黄灯转为红灯，此时另一方向才由红灯转为绿灯，车辆
才开始通行。

三、设计框图及总体描述
1、分析系统的逻辑功能，画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如图1所示。

它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。

秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

图1交通灯控制系统原理框图
在图中，
T30: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为30秒，即车辆正常通行的时间间隔。

定时时间到，T30 =1，否则，T30 =0。

T6：表示黄灯亮的时间间隔为6秒。

定时时间到，T6=1，否则，T6=0。

S T：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。

由它控制定时器开始下个工作状态的定时。

交通系统的车道信号灯的工作状态转换如下所述：
状态1：A车道绿灯亮，B车道红灯亮。

表示A车道上的车辆允许通行,B车道禁止通行。

绿灯亮满规定的时间隔T30时，
控制器发出状态信号S T，转到下一工作状态。

状态2：A车道黄灯亮，B车道红灯亮。

表示A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，B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S T，转到下一工作状态。

状态3：A车道红灯亮，B车道黄灯亮。

表示A A车道禁止通行，B车道上的车辆允许通行绿灯亮满规定的时间间隔T30
时，控制器发出状态转换信号S T，转到下一工作状态。

状态4：A车道红灯亮，B车道黄灯亮。

表示A车道禁止通行，B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。

黄灯亮满规定的时间间隔TY时，控制器发出
状态转换信号ST，系统返回到状态1，又从状态1开始
工作下去，完成状态4后便又返回到状态1，如此循环下
去。

交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。

设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。

为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：
表1 控制器工作状态及功能
2、逻辑总图如图2所示
图2逻辑总图
四、各单元设计电路方案与原理说明
1、秒脉冲发生器
秒脉冲发生器由EN555芯片及外围电路组成，其中R1、R2和C1的值由公式f=1∕T=1∕[R1+2R2]Cln2
决定脉冲宽度，由于理论和实际总存在些误差，所以在
秒脉冲电路中的R2采用变位器，以便能更好的调节秒
脉冲。

产生秒脉冲的电路如图3所示
图3 脉冲电路图
如图3所示，R1采用62k欧的电阻、R2则采用最大阻值为10k欧的103电位器，C1为22uF的电容，C2为104pF的电容。

R2和C1组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C2上得到一个三角波。

此三角波送到NE555的2脚输入端。

由NE555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。

2、控制器部分
控制器是交通灯管路的核心，它应该能够按照交通管路规则控制信号灯工作状态的转换。

控制器则选用74L138芯片，控制电路部分如图4所示。

74LS138芯片为3-8线译码器，其管脚如图5所示，在74LS138芯片中利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32 线译码器。

带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。

图4控制电路
在74LS138相应的输出端加了整流二极管D1、D2、D3、D4，起到限流保护发光二极管的作用。

图574LS138管脚图
3、定时器部分
定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供，这里采用NE555芯片作为时钟脉冲产生器）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号S T作用下，首次清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增2计数，向控制器提供定时信号T6和T30 。

计数器采用74LS160芯片，定时电路如图6所示，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，
图6定时电路
4、译码器部分
译码器的主要任务是将控制器的输出Ｑ１Ｑ２的四种工作状态，翻译成Ａ、Ｂ车道上６个信号灯的工作状态。

控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系。

译码部分包括74LS192的计数、74LS48的译码以及共阴数码管的显示。

74LS192是可预置BCD双时钟可逆计数器，74LS48为线—7段译码器驱动器，常用在数字电路和单片机系统的显示系统中，它们的管脚分别如图7、8所示。

译码部分的电路图如图9所示。

与74LS48相连的是共阴数码管，74LS48将74LS192的计数译为二进制进而通过数码管显示出数字。

图774LS192管脚图
图874LS48管脚图
图9译码电路
4、电源
电源电路图如图10所示，在图中，四个ln4148整流二极管组成一个整流桥，以及7805这个5V稳压管，可以使电路及即使输入的是12V的交流点，整个电路都能正常工作。

C3、C4起到滤波的作用，分别采用1000uF、100uF的有极电容，为了显示电路中是否有电压输入，在7805的输出端连接一个L13的发光二级管，以及一个保护发光二极管的电阻R3。

图10电源电路
五、测试过程及结果分析
虽然经过了仿真，可当电路板做出来时，并没有如设计的要求实现它的功能，发光二极管并没有亮，经检测是芯片的16管脚并没有电压到达，经过检查VCC的线路，发现所有需要输入电压的管脚的VCC线路并没有形成一个闭合回路，发现问题后重新做出来的电路板基本上能调试出来，但秒脉冲相对较快，经过调节电位器R2，秒脉冲便恢复正常。

六、设计、安装、调试中的体会
从课程设计的选定，到硬件的调试成功花了不少时间，却在其中收获了不少东西。

通过这次课程设计，理解能力和动手能力都得到了提高，也加深了对课本知识的理解。

这次课程设计这次的实习是对去年学过的数字电子技术基本知识的应用，本来对数字电子技术中的有些东西就不太熟悉，通过这次实习，更深刻的了解了各种芯片的引脚、时序图、逻辑图以及功能表，能够用各种芯片以及触发器等组建逻辑电路。

这
次的设计虽然短暂.但却是我第一次自己动手设计的电路.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,遇到了书本中不曾学到的情况.最后,感谢张红燕老师为我们提供这次的动手机会。

交通灯是现实生活中常用的交通工具，经过这次独自设计并成功完成它，我深刻的了解了它的工作原理，虽然它与现实生活中的交通灯有一定的差距，但是它是现实交通灯的基础。

现在我体会到数字电子技术对当代社会发展的重要性。

七、对本次课程设计的意见及建议
这次的课程设计一共有六个选题，每一个都注重课本知识的应用以及对课外知识的扩充，也都能提高我们的动手能力。

但是本次的交通灯的设计没有要求右拐灯的显示，也现实生活中的交通灯有一定的差距。

八、附录
交通灯控制器的仿真图如图11所示，Protel 99es图如图12所示，PCB如图13所示，所用元件如表2所示。

图11交通灯控制器仿真图
图12交通灯控制器Protel 99es图图13交通灯控制器PCB图
表2 元件清单
九、参考文献
梁德厚：《数字电子技术及应用》 2004年7月
徐志军等：《数字电路技术实用手册》电子工业出版社2005年8月第2版陈大钦：《电子技术基础实验》高等教育出版社2000年6月第2版张庆双：《实用电子电路200例》机械工业出版社2005年7月第1版
物理与电子信息工程系数电课程设计成绩评定表
专业：通信工程班级：08通信1班学号：0810618125姓名：廖小梅
2010年12月。