课程设计课程名称电子技术综合设计与实践题目名称交通灯控制器学生学院自动化学院专业班级09自动化 4班学号学生姓名指导教师张学习2011年9 月31 日广东工业大学课程设计任务书题目名称交通灯控制器学生学院自动化学院专业班级09自动化4班姓名马聪文学号3109001620一、课程设计的内容设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。
二、课程设计的要求与数据1). 用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。
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到禁行线之外。
2).由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。
主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
3). 能实现正常的、即时显示功能。
用DE2上的四个七段数码管作为倒计时显示器。
分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯时间。
4).能实现特殊状态的功能显示。
设S为特殊状态的传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。
当Ｓ=0时，退出特殊状态。
按S后，能实现特殊状态功能：（1）显示器闪烁；（2）计数器停止计数并保持在原来的数据；（3）东西、南北路口均显示红灯状态；（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
5).能实现总体清零功能。
按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
三、课程设计应完成的工作利用QUARTUSⅡ软件，设计符合以上功能要求的交通灯控制器。
用图形输入方法。
控制器、计数器的功能用功能仿真的方法验证，可通过观察有关波形确认电路设计是否正确。
通过编译，仿真和综合，并下载到相应芯片中实现，最后在学习机上验证设计课题的正确性。
在学习机上验证结果。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 童诗白等. 模拟电子技术基础[M].北京，高等教育出版社, 1983：[2] 阎石.数字电子技术基础[M].北京，高等教育出版社, 2003.[3] 陶涛.十字路口交通灯设计[J].青海交通科技,2006,(6).[4] 孙芹芝,张瑾,苏晓鹭.基于EDA的交通灯控制系统[J].今日电子,2005,(5).[5] 王艳玲,全宏瑞,桂明辉.基于EDA技术的数字电路课程设计[J].桂林师范高等专科学校学报,2009,(2).发出任务书日期：2011 年9 月26 日指导教师签名：计划完成日期：2011年9月31日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：摘要本次的任务是设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。
其要求是：用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。
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到禁行线之外。
由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。
主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
在整个过程中，我首先通过查找资料来确定了设计思路，然后画出了电路图，通过编译与仿真来不断完善电路图，最后在学习板上成功的实现了要求的功能。
本说明书包括了设计任务目的与要求、模块及其原理介绍、设计方案、实验结果与数据分析、结论与问题讨论等五个模块。
关键词：交通灯控制电路目录1 设计任务目的与要求 (1)1.1设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)2 模块及其原理介绍 (1)2.1器件清单 (1)2.2分频电路 (2)2.3主控制器电路 (3)2.4计数器电路 (3)2.5数码管显示电路 (4)2.6交通灯显示电路 (4)2.7预置数电路 (5)2.8总体电路相关说明 (5)3 设计方案 (5)3.1设计方案 (5)4 实验结果与数据分析 (7)4.1实验结果分析 (7)5 心得与体会 (8)5.1心得与体会 (8)参考文献 (8)1 设计任务目的与要求1.1 设计目的：设计一个十字路口的红、绿、黄三色信号交通灯控制电路。
1.2 设计要求：1). 用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
主干道为东西向，有红、绿、黄三个灯；支干道为南北向，也有红、绿、黄三个灯。
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到禁行线之外。
2).由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道绿灯时间较长。
当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。
而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯，两者交替重复。
主干道每次放行50秒，支干道每次放行30秒。
在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，需要亮5秒的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停靠到禁行线以外。
3). 能实现正常的、即时显示功能。
用DE2上的四个七段数码管作为倒计时显示器。
分别显示东西、南北方向的红灯、绿灯、黄灯时间。
4).能实现特殊状态的功能显示。
设S为特殊状态的传感器信号，当Ｓ=1时，进入特殊状态。
当Ｓ=0时，退出特殊状态。
按S后，能实现特殊状态功能：（1）显示器闪烁；（2）计数器停止计数并保持在原来的数据；（3）东西、南北路口均显示红灯状态；（4）特殊状态结束后，能继续对时间进行计数。
5).能实现总体清零功能。
按下R后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。
6）.利用QUARTUSⅡ软件，设计符合以上功能要求的交通灯控制器。
用图形输入方法。
控制器、计数器的功能用功能仿真的方法验证，可通过观察有关波形确认电路设计是否正确。
通过编译，仿真和综合，并下载到相应芯片中实现，最后在学习机上验证设计课题的正确性。
在学习机上验证结果。
2 模块及其原理介绍2.1 器件清单4 BCD—7段高有效译码器7447 4 使得数字显示在显示器5 非门not 46 二端或门Or2 77 二端与门And2 238 三端或门Or3 19 四端或门Or4 110 输入器件Input 311 输出器件Output 3412 接高电压端Vcc 213 接地端Gnd 22.2 Clock的分频电路图2 Clock的分频电路（74292分频器）分频器一种是对模拟信号的处理。
是利用带通滤波器实现。
例如在音频功率放大器中把不同频率段的音频信号区分开，再进行放大输送给不同的扬声器还原成不同频段的声音。
这种分频器通常是利用电感电容对高低频信号的不同阻抗来把信号区分开。
另一类是对脉冲信号进行2的n次方分之一的分频，例如把32768HZ的脉冲信号变成1HZ的秒信号。
这类分频器通常是利用T触发器实现，每来一个脉冲后触发器状态改变一次，经过n个T触发器处理后就可以得到2的n次方分之一的分频信号。
2.3主控制器电路根据设计任务，共有4种状态，可以用二位二进制码（S1 S0）表示，若将红、绿、黄灯分别用 R、G、Y 表示，A、B分别代表主干道的东西向和支干道的南北向，设主干道绿灯亮的时间为TA,支干道绿灯亮的时间为TB黄灯亮的时间为TY，则有如图1所示交通灯控制状态图。
根据这个状态图可得出主控制器的电路。
主控制器是由两个边沿触发器连接而成，当从反馈电路传来下降沿信号时，触发器便会从一个状态跳到下一个状态，从而实现了状态的转换。
2.4计数器电路计数模块接收置数模块数据后，在秒脉冲作用下进行减法计数。
当计时时间到达，则重置数据后再进行减运算。
计数模块也有Ａ和Ｂ两个。
计数模块中是由两个74168芯片组成。
因为50是一个两位数，所以我们要用两个74168芯片组成一个减数器。
当芯片开始工作时，减数器便从预置好的数字开始做减数运算。
由于输入的时钟信号的周期是1s，因此每一秒钟便减去一，从而实现了计算时间的目的。
2.5数码管显示电路数码管工作原理是由7个发光二极管组成,行成一个日字形,它门可以共阴极,也可以共阳极.通过解码一般由单片机的程序来完成电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字。
7447工作电压为5V,常用的BCD 对七段显示器译码器/驱动器之IC 包装计有TTL 之7446、7447、7448、7449 与CMOS 之4511 等等。
在这主要是运用7447与七段显示器译码器连用。
7447 必须使用共阳极七段显示器，在正常操作时，当输入DCBA=0010 则输出abcdefg=0010010。
故使显示器显示"2"。
当输入DCBA=0110 时，输出abcdeg=1100000，显示器显示"6"。
译码电路将主控器的输出状态(S0 S1 ) 译码为东西、南北方向6个交通灯的信号，“1”表示亮灯，“0”表示灭灯，对应的真值表如表1所示。
2.6交通灯显示电路在交通灯显示电路钟，主要是对照着交通灯控制器的真值表，通过与门和或门用逻辑关系把主控制器输出的状态转化为输出的高电平或是低电平状态，从而实现控制哪个灯亮，哪个灯不亮的目的。
2.7预置数模块置数模块分为A、B二个部分，分别给东西、南北方向的计数器A和B提供计数时的初始值，它们都是两位BCD码。
置数模块A的预置数据如表2所示。
在预置数模块中，主要是采用了通过逻辑关系来实现把状态转换成每个状态的初始值。
2.8总体电路原理相关说明交通信号灯是由交通灯控制器控制其红绿灯周期变化的。
该交通灯控制器的整体图如附图所示。
它主要由分频器、主控电路、计数器模块、预置数模块、数码管显示电路和交通灯显示电路（红、黄、绿灯显示）等部分组成。
分频器是该系统中数码显示电路和主控电路的标准时钟信号源，数码显示电路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，主控电路是系统的主要部分，由它控制数码显示电路和交通灯显示电路的工作。
当主控制器输出状态后，通过交通灯显示电路来控制交通灯的亮暗。
同时通过预置数模块、计时器模块以及数码管显示电路来实现时间的显示。
本电路有两个特殊功能。
1）当有特殊状态出现时，通过传感器向电路中S输入键中，输入一个高电平，然后通过控制计数器74168的使能端来使计数器停止计数，并和时钟信号用一个与门连接后接到7447的使能端使得显示器不停的闪烁。
同时，通过与或门连接到交通灯显示电路中，使得红灯亮，其他灯灭。
当特殊状态过后，S重新恢复低电平，一切跟接着正常工作。
2）总体清零功能。
当需要总体清零是，给R一个高电平，然后接到主控制器中，使得主控制器的状态变为“00”态，同时接到计数器“LDN”端，使得计数器重新计数，从而实现了清零的功能。