交通信号灯控制器

课程设计(综合实验)报告

( 2011-- 2012年度第一学期)

名 称： 课程或实验名称 题 目： 交通信号灯控制器 院 系：电气与电子工程学院 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周

成 绩：

日期：2012年 1月 10 日

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一、课程设计(综合实验)的目的与要求

1.1综合实验的目的和意义：

综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节，既涉及到许多理论知识,（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能(安装、调试与测量技术)。通过学生独立进行某一课题的设计安装和调试来完成。因此它是对学生电子技术课程学习的综合性训练。

随着电子技术的迅速发展，电子电路的应用日益广泛，由电子电路组成的控制系统、测量系统、通信系统等电子技术产品已经深入到各个领域，电子电路的设计越来越显示出其实用性和重要性。

1.2设计要求：

在一个具有主、支干道的十字路口,设计一个交通灯自动控制装置.红灯 (R) 亮表示该条道路禁止通行,黄灯( Y）亮为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯(G)亮表示该条道路允许通行

1．3具体要求：

交通信号灯的框图如图4.1所示。

图4.1 交通信号灯的框图

在一个具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。红灯(R)亮表示该条道路禁止通行，黄灯(Y)亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯(G)亮表示该条道路允许通行。具体要求如下：

1．主干道经常通行。 2．支干道有车才通行。

3．主、支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次至少放行30秒，支干道每次最多放行20秒；采用传感器分别监测主、支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。

4．每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒，此时原红灯不变；

5．设计5秒、20秒、30秒计时的译码显示电路，每秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。

6．当任意一条路上出现特殊情况，如消防车、救护车或其它需要优先放行的车辆时，各方向上均为红灯，计时停止。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。用逻辑开关模拟有无特

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殊情况。

二、设计（实验）正文

1.原理框图

2.主控器的设计：

（1）信号灯状态与车道运行状态如下：

S1：主路的绿灯亮，车道通行；支路的红灯亮，车道禁止通行 S2：主路的黄灯亮，车道缓行；支路的红灯亮，车道禁止通行 S3：主路的红灯亮，车道禁止通行；支路的绿灯亮，车道通行 S4：主路的红灯亮，车道禁止通行；支路的黄灯亮，车道缓行

G=1：主路绿灯亮 Y=1：主路黄灯亮 R=1：主路红灯亮 g=1：支路绿灯亮 y=1：支路黄灯亮 r=1：支路红灯亮 TL：30秒计时器 TS：20秒计时器 TP：5秒计时器 传感器用开关代替：主干道有车:L表示；支干道有车:S表示；特殊情况有车:T表示。

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（2）状态转换图：

Q1n1Q2(LSLSTL)Q1Q2Q2(SLTS)Q1nnnnnn

nJ1Q2(LSLSTL)TLLSQ2nnk1Q2Q2(SLTS)LTSSQ2nQ2n1Q1TpQ2(Q1Q1TP)Q2nnnnnnnnnJ2Q1Tp

K2Q1Q1TPQ1TP3

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图表 1控制电路图

（3）译码驱动电路设计

G=Q2Q1L +

Y=Q2Q1LS R=S(Q2+)+T

现态 nn次态 n+1n+1计时器 信号灯初态 触发器 K1 X X 0 1 X J0 1 X X 0 X K0 X 0 1 X X Q1 Q0 Q1 Q0 TL TS TP G Y R g y r J1 0 0 0 1 1 1 1 0 X X 0 1 1 1 1 0 0 0 X X 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 X X X 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 X X X g=(Q2Q1LS+S) y=Q2Q1LS r=Q2L++T

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3．计时器

十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1，计数方式工作，直至减到数为 “０”，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。倒计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输出值。用74LS192计数器构成5、20、30进制计数器。

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，图中：数端，

为加计数端，

为减计数端，

为非同步进位输出端，

为置

为非同步借位输出端，P0、

P1、P2、P3为计数器输入端，

其功能表如下：

为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

输入 MR 1 0 0 0 × 0 1 1 × × 1 P3 P2 × d × × 5

输出 P1 × b × × P0 × a × × Q3 0 d Q2 0 c Q1 0 b 加计数 减计数 Q0 0 a × × 1 × c × × 课程 课程设计（综合实验）报告

图表 2五进制计数器 图表 3二十进制计数器

图表 4三十进制计数器

4.总设计电路图

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三、课程设计（综合实验）总结或结论

开始拿到题目的时候,还不知道怎么去做。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,和同学一起讨论最优方案，最后还是采取了上面的方法进行连接.

在这次设计中也遇到了很多问题： 一、容易接错线,无意中删除了一些线。

二、心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。

三、设计中用的的片子74ls192在课上没有详细讲解过，只能自己查阅资料得知，运用不熟。本来打算用74ls163实现，但是在作图做到一半的时候发现74ls163在连接七段LED数码管的时候要把十六进制转换成十进制，是电路图复杂了很多，更容易出错，所以最后在商讨下决定选择了74ls192。

四、电路图设计好后运行后发现交通灯和计时器有运行着一半就停止了，后来在不断的在各个线路中加灯泡检测中发现原来是给定脉冲的频率不同导致的。

五、灯泡有的时候老是不管用，当不管用的时候就换个灯泡。

通过这为期一周的课程设计之后,我明白了,做任何事情都要认真仔细,不然的话,你会花更多的时间才会做好.课程设计有利于提高我们的动手能力,能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去.同时也丰富了我们的业余生活,提高我们对知识的理解能力

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。

四、参考文献

[1] 李月乔 数字电子技术基础. 中国电力出版社, 2008 [2] 阎石.数字电子技术基础 高等教育出版社 2006.5

[3]《数字系统设计---数字电路课程设计指南》 高书莉 编著 北京邮电出版社

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