交通灯控制器+数字电路课程设计报告

课程设计报告

课程：数字电路逻辑设计 学号： 姓名： 班级： 教师：

******大学 计算机科学与技术学院

设计名称： 交通灯控制器 日期：20010 年 1 月 22 日 设计内容与要求：

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为45秒。

2、 在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道； 3、 黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。

4、 甲、乙车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）

设计目的：

1、学习数字逻辑等电路的设计方法，熟知加/减计数器、译码器及数码显示电路的工作原理及特点；

2、培养勤奋、认真仔细、分析故障和解决问题的能力。

设计环境或器材、原理与说明：

Multisim 8

四.系统总体设计

设计环境：Multisim 8

方案：⑴系统的计时器是由161组成，其中应因为绿灯时间为30秒，红灯35秒，黄

灯5秒，所以绿灯定时器由一块74LS161级联组成，161是4位二进制同步计数器，它具有同步清零，同步置数的功能，系统的主控制电路就是它，它是整个系统的核心，控制信号灯的工作状态。⑵系统的译码器部分是由一块74LS00，74LS04，74LS20这些与非门组成，它的主要任务是将控制器的输出翻译成6个信号灯的工作状态。⑶而一个74LS48是将161的信号翻译为数码管的显式信号，当然中间加了与非门。整个设计共由以上三部分组成。

设计原理：交通灯控制系统主要由控制器、译码器和秒脉冲信号发生器等器件组成。

秒脉冲发生器是该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，由它控制译码器的工作。

红灯时间亮为35秒，由161输出端的最高位控制！

黄灯时间亮为5秒，由161输出端的4位信号的与非的非控制。 而绿灯亮30秒，是红灯的非与黄灯的非控制。

表示定时器到了规定时间后，由控制器发出状态转换信号，由它控制定时器开始下一个工

作状态的定时

秒脉冲发生器 控制器 译码器 道信号灯 单元电路的设计：

1. 秒脉冲信号发生器

时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生一定的“0” 、“1 ”信号，电路图如下图所示：

20VCC3tW2R2Cln0.7R2C10VCC31VCCVCC3(R1R2)Cln0.7(R1R2)C2VCCVCC3tW1

所以时间周期就是：

0.7(R12R2)C

2.定时器

系统的定时器是由161组成，其中应因为绿灯时间为30秒，所以绿灯定时器由两块161级联组成，红灯和黄灯各位一片，161是4位二进制同步计数器，它具有同步清零，同步置数的功能，电路图如下图所示： 红灯

黄灯

绿灯

3、用到的器件：

74LS161 1块 74LS04 1块 74LS08 1块 555 1块 七段显示译码器 2块

发光二极管红、绿、黄各两个，电阻，电容若干。

4、该设计方案的优点：用的器件少，结构简单，延迟小。 5、该设计方案的缺点：它的总循环时间超不过16秒；

6、表6-1 交通灯控制电路真值表

G表示东西的绿灯，Y表示东西的黄灯，R表示东西的红灯，用g表示南北的绿灯，y表示南北的黄灯，r表示次南北的红灯,则灯的表达式为：

_ _ _ _ _

G=Y r , Y=Q4Q3Q2Q1,R=Q4, g=y R,y=Q4 Q3Q2Q1,r =Q4

所选方案的总电路图

五、设计体会

实验中我的主要工作是控制器部分的完成。 一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：

（1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔45s时，控制器发出状态信号，转到下一工作状态。

（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车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，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔5s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。

（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔45s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。

（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车

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5s时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示。

控制器状态 S0（00） S1（01） S2（11） S3（10） 信号灯状态 甲绿，乙红 甲黄，乙红 甲红，乙绿 甲红，乙黄 车道运行状态 甲车道通行，乙车道禁止通行 甲车道缓行，乙车道禁止通行 甲车道禁止通行，乙车道通行 甲车禁止道通行，乙车道缓行 控制器工作状态及其功能

通过这次交通灯的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于交通灯的原理与设计理念。做仿真实验时应先要通过整体的电路连接，如果有错误应该进行分段的测试。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。 我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计

六、参考文献

1．《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 2．《数字电路逻辑设计---脉冲数字电路 第三版》 王 银 主编 高等教育出版社 3．《数字电路实验指导书》张亚婷 杨乐 郭华 王利 周丽娟 编 西安邮电学院电子与信息系统工程系

设计成绩： 教师签名： 年 月