——交通灯控制电路目录第一章：序…………………………………………（1-2）第二章：设计任务书………………………………（2-4）第三章：电路组成和工作原理........................（4-12）第四章：设计步骤及方法..............................（13-18）第五章：仿真过程故障排除...........................（18-22）第六章：总结.............................................（22-23）第七章：参考文献 (23)第八章：致谢 (23)毕业论文项目表哈尔滨应用职业技术学院学生顶岗实习鉴定表第一章序数字电子技术基础是高等学校弱电类专业的一门重要技术基础课程。

这门课程发展迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。

随着社会经济的发展城市交通问题越来越引起人们的注意。

人、车、路三者的关系协调，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计算机综合管理系统，他是现代城市的交通监控系统指挥中最重要的组成部分。

同时也随着城市机动车辆的不断增加，许多大城市如北京，上海，南京等出现交通超负荷运行的情况，因此，自八十年代后，这些城市纷纷修建高速道路，在告诉道路完成的初期，它们也曾有效地改善交通情况。

然而，随着交通量的快速增长和缺乏对告诉道路的系统研究和控制，告诉道路没有充分发挥初期的作用。

而城市的高速道路在构造上的特写，也决定了城市告诉道路的交通状况必然受告诉道路与普通道路耦合出交通状况的制约。

所以，如何才用何时得控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道和匝道，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，本次设计完成的就是交通灯设计。

一下就是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讨论。

第二章设计任务书一、设计题目：交通灯控制电路二、技术要求：1．设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为秒；2．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。

3．东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。

4．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l5s。

5．黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。

三、给定条件及器件四、设计内容1.电路各部分的组成和工作原理。

2.元器件的选取及其电路逻辑图和功能。

3.电路各部分的调试方法。

4.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问题，其原因及解决的办法。

第三章电路组成和工作原理1．分析系统的逻辑功能，画出其框图图1. 交通灯控制系统的原理框图两方向车道的交通灯的运行状态共有4种（因人行道的交通灯和车道交通灯是同步的，所以不考虑），如图1-2所示2.1工作原理分析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。

图中：TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为15秒，即车辆正常通行的时间间隔。

定时时间到，TL=1，否则，TL=0。

TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。

定时时间到，TY=1，否则，TY=0。

ST：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。

（1）如图1-2所示，甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。

表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。

绿灯亮足规定的时间隔TL 时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。

（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。

表示甲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，乙车道禁止通行。

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）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。

表示甲车道禁止通行，乙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）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。

表示甲车道禁止通行，乙车道上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。

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12、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表由此得到交通灯的ASM图，如图2所示。

设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于15秒时，TL=0（用判断框来表示TL），控制器保持S0不变。

只有当S0的持续时间等于15秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。

以此类推可以弄懂ASM图锁表达的含义。

2．画出交通灯控制器的ASM一、控制器——控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。

从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。

选用两个D触发器FF1、FFO 做为时序寄存器产生4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝00状态时，如果TL＝0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝01状态。

这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。

其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。

表12.2 74LS163功能表表12.3 控制器状态转换表状态转换表根据表12.3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和ST为1的项所对应的输入或状态转换条件变量相与，其中"1"用原变量表示，"0"用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：根据以上方程，选用数据选择器74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值（）加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号．即可实现控制器的功能。

控制器的逻辑图如图12.5所示。

图中R、C构成上电复位电路。

图12、5控制器逻辑图二、定时器——定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模15的定时信号TL。

计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。

74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。

74LS163的外引线排列图和时序波形图如图3所示，其功能表如表12、2所示。

图中，是低电平有效的同步清零输入端，是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计图2 交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端。

由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。

电路的工作原理请自行分析。

图3 74LS163的外引线排列图和时序波形图三、译码器——译码器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上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。

下图为译码器的逻辑图第四章设计步骤及方法一、列出控制器与信号灯的关系表：表2、控制器状态编码与信号灯关系表由秒脉冲发生器长生了周期性的变化的CP脉冲，一部分送给了定时器74LS163芯片的情况下，通过芯片74LS00将会输出TY、T/Y/;TL、T/L/。

即TY和T/Y/放大的结果是秒脉冲的5倍；TL和T/L/放大的结果是秒脉冲的15倍。

前者输出的信号时后者的1/3。

将定时器输出的TY、T/Y/;TL、T/L/分别作用于控制器的芯片74LS153中，在CP脉冲置于芯片74LS74中会输出高地变化的电平。

控制器中的信号在送给芯片74LS00组成的译码器后再通过电路中的指示灯和100欧电阻从而得到交通的逻辑电路，这种电路的结果最终通过小邓的正常闪烁来实现下图为交通灯控制电路的总逻辑图（图2）：二、单元电路的设计（1）秒脉冲发生器秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成，其中R6,C2的电阻电容值决定了脉冲宽度。

振荡频率为：f=1.43/(R1+2R2)C电路图如下图：图3 秒脉冲发生器原理图如图3所示，R6、C2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）控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。

选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1＝ 00状态时，如果TL＝ 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01状态。

这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。

其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。

图4 .定时器电路图表6.74LS163功能表其工作原理为：由秒脉冲发生器产生的秒脉冲CP分别送给两个74LS163的清零端2处。

如图所示：输入端3.4.5.6分别接地.。

U1的7和10与U2的15相连。

.即：只有当时15处产生一个高电平脉冲时才能触发U1中的14产生脉冲同时和U3A中的2下作用产生脉冲。

74LS00在ST中12.13共同作用下将信号11分别送给U1和U2的SR。

可以得到TY和TY非是秒脉冲的4倍；TL和TL非的结果是秒脉冲的24倍。

三 PCB的设计1.原理图的绘制把附表原理图在Protel99中绘制出来。

2.PCB的布线第五章仿真过程，效果分析与故障排除电路调试电路连接完成后，要进行调试，以检测是否达到要求。

实践表明，一个电子装置，及时按照设计的电路参数进行安装往往也难于打到预期的效果。

这是因为人们在设计师，不能周全地考虑各种复杂的客观问题，必然通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不组。

然后采取措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。

因此调整电子电路的技能对从事电子技术及有关领域的人员来说，是不应该缺少的。