交通灯控制系统 课程设计

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1、 数字电子技术课程设计 0 数字电子技术课程设计 设计题目： 交通灯控制系统 专 业： 10 级通信工程 班 级： 学生姓名： 学 号： 起止日期： 2012.06.182012.06.25 指导教师： 2012 年 6 月 数字电子技术课程设计 1 交通灯课程设计 摘要： 十字路口的交通信号灯是现代人每天出行都会遇到的， 在城市里街道的十字交叉路口， 为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红 灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路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； 绿灯亮表示该条道路允许通行。 交通灯控制电路自动控制十字路

2、口两 组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全有序的通行，实现十字路口交通 管理的自动化。 关键词：秒脉冲发生器 倒计时计数器 状态控制器 1.设计要求： 1.1 画出总体设计框图，以说明交通灯由哪些相对独立的功能模块组成， 标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对 原理作辅助说明。 1.2 设计各个功能模块的电路图、真值表（或状态转换图）并加上原理说 明。 1.3 有条件时选择合适的元器件，在面包上接线验证、调试各个功能模块 的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确 性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

3、 1.4 设计整个电路的电路图，加上原理说明。有条件时对整个电路的元器 件和布线进行合理布局，并进行整个交通灯电路的接线调试。 2.2.设计方案分析设计方案分析 2.1 总体原理框图设计 2.1.1 系统的组成框图 根据设计任务和设计要求，可画出交通信号灯控制系统的组成框图，如图 数字电子技术课程设计 2 1 所示 可以看出，交通信号灯系统主要由下列模块组成： I. 秒脉冲发生器：产生整个定时系统的时间脉冲，确保整个电路同步工作和实 现对倒计时计数器和状态控制电路的控制，是本系统的信 号源。 II 倒计时计数器： 通过减法计数器对秒脉冲计数器作减法计数， 完成计时任务， 达到控制每一种工作状态

4、持续时间的目的。同时负责时间 的显示，以及控制黄灯闪烁和变为红灯转换工作。 III状态控制器：主要完成甲乙车道信号灯的转换，接受计时计数器的信号， 并完成相应的转换。 交通灯控制系统的组成框图如图 1 所示： 图 1 交通灯控制系统的组成框图 路口交通指挥系统示意图如图 2 所示 为方便描述。假设甲车道是东西方向，乙车道是南北方向。以下东西方向均 指甲车道，南北方向指乙车道。 人行道 人 行 道 人 行 道 人行道 秒脉冲 发生器 倒计时 计数器 状态控制器 乙车道信号 甲车道信号 秒脉冲 发生器 倒计时 计数器 状态控制器 乙车道信号 甲车道信号 数字电子技术课程设计 3 图 2 路口交通指

5、挥系统示意图 系统工作流程图如图所示如下： 图 3 系统工作流程图 2.1.2 实际交通灯的变化情况和规律。 假设一个十字路口如上图所以，为东南西北走向。根据设计要求，甲乙车道 各有三种灯（红、黄、绿） ，它们在正常工作时，亮灯的组合只有四种可能： 设开始时甲道通行， 乙道不通行， 这种情况下甲车道绿灯和乙车道红灯亮， 持续时间为 25s。 25s 后，甲车道停车，乙车道仍不通行，这种情况下甲车 道黄灯和乙车道红灯亮，持续时间为 5s。由此可知，乙车道红灯共需持续 30 5s 后，甲车道不通行，乙车道通行，这种情况下甲车道红灯和乙车道绿灯亮， 持续时间为 2s。s 后，甲车道仍不通行，乙车道停

6、车，这种情况下甲车 道红灯和乙车道黄灯亮，持续时间为 5s。5s 后又回到第一种情况，如此循环 反复。因此，要求主控制电路也有 4 种状态，设这 4 种状态依次为：S0、S1、S2、 S3。 列出交通信号灯的状态表如下： （其中，1 代表灯亮，0 代表灯灭） 绿灯（） ； 甲车道绿灯亮，乙车道红亮， 计数器由 25 开始递减计数 S0 甲车道黄灯亮， 乙车道红灯亮， 计数器由 5 开始递减计数 S1 甲车道红灯亮， 乙车道绿灯亮， 计数器由 25 开始递减计数 S2 甲车道红灯亮乙车道黄灯亮， 计数器由 5 开始递减计数 S3 数字电子技术课程设计 4 黄灯（）； 红灯（）； 状态转换表如表 1 所示。 表 1 状态转换表 状 态 北（乙车道） 西（甲车道） 南（乙车道） 东（甲车道） 输出状态 001 100 001 100