百度文库长沙学院电子技术课程设计说明书题目交通灯控制电路设计系( 部) 电子信息与电气工程系专业 ( 班级 ) 电气工程及其自动化姓名龙欣学号B214指导教师张海涛起止日期电子技术课程设计任务书(27)系（部）：电子信息与电气工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：张海涛课题名称交通灯控制电路设计百度文库由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
设设计要求：1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
计2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。
内设计任务：容1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
及2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红要灯。
求3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。
设计 30s 和20s 计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮 5s 的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s 计时显示电路。
1、系统整体设计；设2、系统设计及仿真；计3、在 Multisim 或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；工作 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，量参考文献、设计总结等。
起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注进第一天课题介绍，答疑，收集材料第二天设计方案论证度安第三天进行具体设计排第四天进行具体设计第五天编写设计说明书指导老师月教研室年日意见意见年月日长沙学院课程设计鉴定表姓名龙欣学号B214专业电气班级 2设计题目交通灯控制电路设计指导教师张海涛指导教师意见：评定成绩：教师签名：日期：答辩小组意见：评定成绩：答辩小组长签名：日期：教研室意见：最终评定等级：教研室主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。
1. 设计内容和要求 (5)设计目的 (5)设计内容 (5)设计要求 (5)2. 设计方案 (5)【2】设计原理 (6)设计方案 (6)基本元器件的选择选择和电路组成 (7)基本元器件的选择 (7)电路组成 (9)12 图软件运行仿真 (12)运行仿真结果【4】 (12)图干道通行状态表 (12)运行结果分析 (13)4.设计心得 (13)参考文献 (14)1.设计内容和要求设计目的随着经济的发展，私家车拥有量增加，城市交通压力增大，拥堵日趋严重，设计交通灯控制电路以缓解交通阻力。
交通灯在交通环境中扮演着角色，指挥着十字路口的车辆和行人井然有序的安全通过，缓解拥堵，减少交通事故的发生。
本文运用数字电路技术知识自行设计一个小型数字系统。
通过系统设计、 Multisim软件仿真、电路调试，掌握小型系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。
基本任务是设计一个交通灯控制电路小型模拟电子系统。
设计内容由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。
实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
设计要求1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。
设计任务：1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道 20s。
设计 30s 和 20s 计时显示电路。
4. 在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s 的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s 计时显示电路。
2.设计方案设计原理【2】根据设计要求，允许通行时亮绿灯，主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s 、支干道 20s。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s 的黄灯作为过渡。
即：主干道绿灯亮30 秒后，黄灯亮 5 秒，在这35 秒内，支干道的红灯一直亮着，之后支干道绿灯亮20 秒后，黄灯亮 5 秒，在这 25 秒内，主干道的红灯一直亮着，并依次循环( 如图主干道通行 30秒5s 的黄灯作为过渡停止通行，红灯主干道绿灯亮文本亮25秒5s 的黄灯作为过渡支干道通行文本20s，支干道绿灯亮支干道停止通行35秒，支干道红灯亮图设计方案交通灯控制电路设计主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。
秒脉冲发生器是此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。
定时器TL TV ST秒脉冲发生器主干道信号灯控制器译码器支干道信号灯图TL:表示主干道或支干道绿灯亮的时间间隔，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。
基本元器件的选择选择和电路组成基本元器件的选择（1）信号源 1 个（时钟脉冲源）每隔 1 秒进行倒计时， T=1/f 选择频率为 1Hz 的脉冲源。
如图（74LS163）× 1 片，（74LS138）× 1片，如图图 74LS190 芯片引脚图图 74LS163芯片引脚图图 74LS138芯片引脚图（3）逻辑门： 74LS02D 或非门× 2 个， 74LS08D与门× 7 个，74LS32D 或门× 2 个， 74LS04D 非门× 5 个，74LS20D 四输入与非门× 1 个；（ 4）倒计时显示器：四引脚共阴极数码管× 2 个如图图四引脚共阴极数码（5）交通灯 TRAFFIC_LIGHT_SINGLE× 2 个如图图交通灯 TRAFFIC_LIGHT_SINGLE电路组成1.控制器由 74LS163 芯片以及其他的逻辑门构成。
74LS163 芯片与 74LS190 芯片连接采集脉冲信号，进行加计数，并输出逻辑电平信号，控制3-8 译码器，从而控制红绿灯的亮灭。
74lLS163 工作原理：74lLS163 是单时钟同步十六进制计数器，有置零和置数功能，时钟作用在上升沿。
因为是同步计数器，当译出置数信号时必须等到时钟信号上升沿到来时才能置数，但上升沿到来时计数器又向高一位计数了。
假设用 74LS163 芯片构成一个八进制计数器，在0111＝7时译出置数信号与进位信号C，将置数信号输出端接至置数端，当上升沿到来时计数器本身被置8，但只有极短的存在时间，计数器马上被置数，进位信号变为0，只要将置数输入端D1 到 D4 全部接地，就能将计数器置为0000。
图 74LS163 芯片真值表图 74LS163 芯片功能表2.定时器由 2 片 74LS190 芯片级联及一个四输入与非门构成。
74LS190 工作原理：可逆计数器74LS190，可以实现加法或减法的计数，通过设定加/减控制信号U/D=1 可进行减法计数，由于芯片本身就带有异步的置数端LOAD且为低电平有效，当置入控制端为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～ Q3）即可预置成与数据输入端（D0～ D3）相一致的状态。
74LS190的计数是同步的，靠CP 加在 4 个触发器上而实现。
当计数控制端（CT ）为低电平时，在 CP 上升沿作用下Q0～ Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当计数方式控制（U /D）为低电平时进行加计数，当计数方式控制（U /D ）为高电平时进行减计数。
只有在CP 为高电平时CT 和 U /D 才可以跳变。
由于 25 秒的倒计时需要用两片的74LS190 芯片才能实现，利用RC 端，可级联成三十进制同步计数器。
当采用并行CP控制时，则将RC 接到后一级CT ；当采用并行CT 控制时，则将RC 接到后一级CP。
个位芯片的串行时钟输出端CO是低电平有效的，当状态为0 时，输出为CO=0，下一个状态变为9 时，输出为 CO=1，所以有一个上升沿的产生，这正可以作为十位芯片的时钟信号，从而采用串行借位方式来实现倒计时。
图 74LS190 功能表3. 译码器74LS138 译码器的主要任务是将控制器的输出的 4 种工作状态，翻译成 2 个干道上的 6 个信号灯的工作状态。
3-8 译码器工作原理：译码器可以将输入代码的状态，翻译成相应的输出信号，以高低电平的形式在各自的输出端口送出。
译码器有多个输入端和多个输出端，假如输入端的个数为n，输出端的个数最多有2n。
从图 5 可以看出， 3-8 译码器有三个输入端A0、 A1、 A2 和八个输出端Y0~Y7，当输入端的编码为000 时，译码器输出为Y0=0，Y1~Y7=1。
即 Y0 对应于 A0、A1、A2 的 000 状态低电平有效。
图中S1、S2、S3 为使能控制端，起到控制译码器是否能进行编码的作用，只有S1 为高电平， S1、 S3 为低电平时，才能进行译码，否则不论输入何值，每个输出均为1。
图74LS138芯片功能表4显示器【 1】由两个共阴极四引脚的数码管组成。
图软件运行仿真运行仿真结果【4】图干道通行状态表下面用主、支干道车辆通行情况进行描述：（1）主干道绿灯亮，支干道红灯亮。
表示主干道上的车辆允许通行，支干道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔 30 时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。
（2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。
表示主干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，支干道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔 5 时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。
（3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。
表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔 20 时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。
（4）主干道红灯亮，支干道黄灯亮。
表示主干道禁止通行，支干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 5 时，控制器发出状态转换信号。
（ 5）系统又转换到第（1）种工作状态，依次循环。
输入输出CP脉冲74LS163 3-8 译码器信号灯状态车辆通行状态000 Y0=0 主绿、支红主干道通行，支干道禁止通行001 Y1=0 主黄、支红主干道缓行，支干道禁止通行010 Y2=0 主红、支绿主干道禁止通行，支干道通行011 Y3=0 主红，支黄主干道禁止通行，支干道缓行运行结果分析如图所示： 74LS163 芯片通过四输入与非门与74LS190 芯片连接采集脉冲信号，进行加计数，并输出逻辑电平信号，由3-8 译码器 Y0、 Y1、Y2、 Y3 端输出，经过非门, 并和 CP脉冲一起连接到其他逻辑门从而控制绿、黄、红灯。