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课程设计

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2 摘 要

本设计是在掌握了单片机及其仿真系统使用方法基础上，综合应用数字电子技术原理、微机原理等课程方面的知识，设计一个采用74LS系列器件来控制的交通灯控制电路。该设计结合实际情况给出了一种简单，低成本城市交通灯控制系统的硬件及软件设计方案、各个路口交通灯的状态循环显示。

硬件的设计采用74LS系列器件为核心器件。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。十字路口的交通灯在工作时应具有如下特点:红灯表示该条道路禁止通行；黄灯表示该条道路上未过停车线的车辆禁止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。

本设计利用单片机控制可以实现以下功能：

（1）当东西方向为红灯，此道车辆禁止通行，东西道行人可通过；南北道为绿灯，此道车辆通过，行人禁止通行。时间为25秒。

（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。

（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行，行人禁止；南北方向为红灯，车辆禁止通过，行人通行。时间为20秒。

来实现整个交通次序。

关键字: 交通灯 红.黄.绿.灯 74LS系列器件、555定时器

3 目录

引 言 .............................................................................................................................................. 4

第一章 概述 ................................................................................................................................... 5

第二章 系统设计及要求 ................................................................................................................. 6

2.1设计目的 ............................................................................................................................ 6

2.2 设计要求 ........................................................................................................................... 6

第三章 交通灯设计原理 ................................................................................................................. 7

第四章 交通灯的硬件设计 ........................................................................................................... 10

4.1时序脉冲产生和分频电路设计 ...................................................................................... 10

4.1.1 555芯片的引脚说明及工作原理 ..................................................... 10

4.1.2 74LS04芯片的引脚说明及工作原理 ............................................. 12

4.1.3 时序脉冲产生和分频电路原理图 .................................................. 13

4.2 交通灯系统倒计时计数电路设计 ................................................................................. 13

4.2.1 74LS192芯片的引脚说明及功能 ................................................... 13

4.2.2 倒计时计数电路的原理图 .............................................................. 15

4.3 交通灯系统状态控制电路设计 ..................................................................................... 15

4.3.1 74LS194芯片的引脚说明及功能 ................................................... 15

4.3.2 74LS32芯片的引脚说明及功能 ..................................................... 17

4.4 交通灯系统显示电路设计 ............................................................................................. 18

4.4.1 74LS48芯片的引脚说明及功能 ..................................................... 18

4.4.2 交通灯系统显示电路原理图 .......................................................... 20

第五章 交通灯系统调试 ............................................................................................................... 21

5.1 整个交通灯控制系统的总电路仿真 ........................................................................... 21

5.2 交通灯控制系统的各部分电路分析 ......................................................................... 22

5.2.1 交通灯系统计时器显示电路仿真 .................................................. 22

5.2.2 交通灯系统控制电路仿真 ............................................................. 22

5.2.3 交通灯系统定时电路仿真 ............................................................. 23

5.2.4 交通灯系统时序电路仿真 ............................................................. 24

第六章 总结 ................................................................................................................................... 25

参考文献......................................................................................................................................... 26

4 引 言

当今，红绿灯安装在各个道路口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。

1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。

电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，1914年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。

1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。

信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。1968年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号，面对黄灯的车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口。