交通灯附带原理图

华北科技学院课程总结

交通灯控制电路设计报告

目录

一、设计任务和要求…………………………………………………………2

二、设计的方案选择与论证…………………………………………………2

1、分析系统的逻辑功能，画出其框图 2、原理图部分 3．具体分析

4. 仿真过程与效果分析

三、电路设计计算与分析……………………………………………………3

四、总结及心得………………………………………………………………15

五、附录………………………………………………………………………16

六、参考文献…………………………………………………………………17

1

华北科技学院课程总结

一、设计任务和要求

设计一个由一条十字交叉路口交通灯控制电路。交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车辆的流量，提高交叉路口车辆的通行能力，减少交通事故。本交通灯设计主要由秒脉 冲发生器、 控制器、 译码显示电路组成。

（1）在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮 5s 的黄灯作为过渡， 以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，在黄灯亮的同时黄灯闪烁。 （2）红绿灯的跳变时间可以根据需要设定为多个值。

二、设计的方案的选择与论证

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向车道和东西方向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50秒，时间可设置修改（20s,30s,40s,50s,60s中的任意一个）。

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，要求每秒闪亮两次。

4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，同时要有数码管显示其时间（采用计时的方法）。

2

华北科技学院课程总结

三、电路设计计算与分析

1、分析系统的逻辑功能，画出其框图

交通灯控制系统的方案组成框图如图所示。时间显示，数码管驱动器，控制器，红黄绿信号灯，信号灯控制器，初值设定，脉冲产生，手动/自动选择模块组成。

时间显示 （数码管） 红黄绿 信号灯 数码管 驱动器 控制器 信号灯 控制器 时间初 值设定 脉冲产生 手动/自动 选择 3

华北科技学院课程总结

2、原理图部分：

原理图部分主要由X1，X2，X3，X4和主电路5个模块组成。其中X1是主电路中初值输入部分的子电路，X2是主电路中计数译码模块部分的子电路，X3是主电路中时钟信号产生部分的子电路，X4是主电路中数据选择和红绿灯切换模块部分的子电路。

U1U2DCD_HEX_BLUEDCD_HEX_BLUEX1J3SPSTGND20s30s40s50s60sCOUNTERACOUNTERBCOUNTERCX2COUNTERAH04COUNTERBH03COUNTERCH02H01L04L03LO2L01RESET5SYIMACLOCK100YIMA1X3CLOCK123U3A74LS04DV1100 Hz 5 V 5VJ174LS10DKey = BR4250Ω74LS04DU4AU17BLED5VCCR675ΩVCC5VJ2X4Key = B00YIMATOLIGHTMANINPUTMANAUTOLED1LED34GNDU3BLED2LED474LS04D

(主电路原理图)

4

华北科技学院课程总结

VCC5V1R11X6SIP4.7kΩ U6A234567COUNTERA20s30s40s50s60s102132435465768712EIU574LS04D*A09A110A211GS14EO13U6BCOUNTERB74LS04D*U6C74LS148D*COUNTERC74LS04D*GND

（X1模块电路）

5

华北科技学院课程总结

H01H02H03H04L01LO2L03L04U9U11AU11C1A2B3C6G14~G2A5~G2BVCC74LS32N131213123267326700YIMA74LS32NU11B74LS32NY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y715141312111097U1074LS138N74LS30N5V~BO~COQAQBQCQD~BO~COQAQBQCQDVCCU874LS192N5V11~LOAD14CLR5UP4DOWNCOUNTERACOUNTERBCOUNTERCVCC5VGNDGND11~LOAD14CLR5UP4DOWNU774LS192N5SYIMAABCD151109151109ABCDCLOCK1RESET

（X2模块原理图）

6

华北科技学院课程总结

VCC5VR528.86kΩR315kΩ50%Key=AVCC5VXFC1123A1VCCRSTDISTHRTRICONGND555_VIRTUALOUTU12A141J1211CLK1Q31K~1Q132~1CLR74LS73DR228.86kΩC275nFC110nFCLOCK1

（X3模块原理图）

7

华北科技学院课程总结

VCC5V4~1PR21DU14A1Q5MANINPUT21A31B52A62B113A103B144A134BU131Y2Y3Y4Y47912TOLIGHT00YIMA31CLK~1Q6~1CLR174LS74NVCC5VMANAUTO1~A/B15~G74LS258D

（X4模块原理图）

3、信号灯显示：

信号灯显示流程总共分为4个阶段。 ①阶段：东西红灯（南北绿灯）亮。

8

华北科技学院课程总结

②阶段：东西红灯（南北绿灯）亮且黄灯闪。 ③阶段：东西绿灯（南北红灯）亮。

④阶段：东西绿灯（南北红灯）亮且黄灯闪。

3．具体分析

1) 主控电路部分：黄灯部分由一个三端输入的与非门加上一个非门构成一个与门电路，当三个输入端同时有效的时候黄灯触发，其中一个端口接手动/自动选择部分，当为自动输入时，此端始终为高电平（此端始终有效触发），另一个端口接时钟脉冲输入，控制黄灯闪烁，也为始终触发，最后一个端口接计数译码模块电路的输出端5SYIMA，此端口也是控制黄灯是否被触发的决定性端口。当且仅当译码显示为05~00的时候才输出高电平，即触发黄灯开始闪烁。另一部分为信号灯驱动电路，控制发光二级管的亮和灭。共有4只发光二级管，分为两组，当门电路X4输出为低电平时，上面两只发光二级管发光；当门电路输出为高电平时，下面两只二极管发光；即实现东西方向和南北方向红绿灯的跳变。

2) 初值输入模块采用了74LS148D编码器，其引脚与真值表为：

9

华北科技学院课程总结

根据原理图，以初值设定为20s为例。此时编码器输出为101，经过一个非门后变为010（即十进制的2），后接的是74LS192N的高位，（是一个双位十进制计数器）接的是数码显示管的高位，所以显示为2；另一片74LS192N所接的是数码显示管的低位，其接地，所以显示为0，因此数码显示管的整体初值显示为20，达到了预期的效果。

3)计数译码模块采用的是两片74LS192N和一片74LS138N。74LS192N为一个同步十进制计数器，74LS138N为译码器。其中74LS192N的引脚与真值功能表为

10

华北科技学院课程总结

另外74LS138N的引脚与真值表为：

11

华北科技学院课程总结

根据原理图，将第一片74LS192N作为高位，第二片74LS192N作为低位。将两片芯片的UP（加法计数端）连起来接高电平，使其无效。同时将第二块芯片的BO（错位信号）端接第一块芯片的DOWN（减法计数）端，第一块芯片的QA,QB,QC,QD分别接到高位数码管的4,3,2,1引脚上，第二块芯片的QA,QB,QC,QD分别接到低位数码管的4,3,2,1引脚上。第二块芯片的DOWN端接由X3模块产生的时钟信号，作为脉冲输入，此外由38译码器实现只有当数码管显示为05~00的时候，5SYIMA端输出为高电平。

4)时钟信号产生模块采用了555定时器和74LS73D两块芯片。

电路的前一部分为用555定时器所构成的多谐振荡器，后一部分为用JK触发器所构成的D触发器，两者共同作用产生了时钟信号，通过CLOCK1端口将脉冲输入给减法计数器低位芯片的DOWN端。

5) 数据选择和红绿灯切换模块采用了74LS74N和74LS258D两块芯片，其中74LS258D的引脚与功能表为：

12

华北科技学院课程总结

前一部分将D触发器的D端与Q非端短接构成了T触发器，与74LS258D共同作用使TOLIGHT端口的输出有高低电平的跳变，具体与数码管显示有

13

华北科技学院课程总结

关，数码管每走完一次计数，（即从00复位到初始设定值）就跳变一次。

4. 仿真过程与效果分析

1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器，10个交通灯。但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1个时间显示器。另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接东西方向 车道的红灯。所以在图电路中就只接了5个灯。

2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放为子电路的形式。然后再在子电路外面接输入端和输出端。

3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为50秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮；南北方向车道的红灯亮。时间显示器从预置的50秒，以每秒减1，减到数05时，东西方向车道的黄灯亮且每秒闪两次，其余灯都不变。减到数00时，00秒后显示器又转换成预置的50秒，东西方向车道的绿灯转换为红灯，南北方向车道的红灯转换为绿灯，如此循环下去。

14

华北科技学院课程总结

四、总结及心得

1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。这个方案用了少许芯片，设计的原理图也容易看明白。

2、在设计过程，经常会遇到一些麻烦的情况，比如这次仿真用的软件之前并没有接触过，所以刚开始时连怎么安装都不知道。那时感觉这课设根本就进行不下去了，心想我连最起码的装软件都不会其他什么仿真就更不用说了。可是又一想连这点困难都解决不了以后该怎么办，所以我就想尽一切办法解决它，找了几个同学在一起讨论了以下，他们帮我安装上了这个软件。心里觉得一块石头终于使落地了。另外就是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。

3、我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的。

4、在这学期的课程设计实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

15

华北科技学院课程总结

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。与队友的合作更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。而团队合作也是当今社会最提倡的。因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙，并没有做到最好，但是，最起码我们没有放弃，它是我们的骄傲！相信以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐！享受过程，而不是结果！认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在实时测量技术试验上学到的最重要的东西，也是以后都将受益匪浅！

五．附录

所需元件清单：

74LS192N两片 74LS148D一片

16

华北科技学院课程总结

555定时器 七段数码管两个 74LS04D六片 74LS32N三片 74LS138一片 74LS32N一片 74LS73D一片 频率计一个 74LS74N一片 74LS10D一片 发光二极管五个 5v电源十个 秒脉冲一个 开关和电阻

六、参考文献：

1、黄继昌，郭继忠，张海贵，范伦才，徐巧鱼编著的《数字集成电路应用300例》

人民邮电出版社 2002年 2、肖景和编著，张希波审校的《数字集成电路应用精粹》

17

华北科技学院课程总结

人民邮电出版社2003年 3、从宏涛，程卫群，李绍铭编著的《Multisim8仿真与应用实例开发》 清华大学出版社2007年 4、黄智伟，李传琦，皱其洪编著的《基于NI Multisim的仿真设计与分析》 电子工业出版社2008年 5、邓元庆，关宇，贾鹏，余红娟编著的《数字设计基础与应用学习与实验指导》

清华大学出版社2007年

6、何首贤，段有艳，邢迎春编著，郭显久主审的《数字电子技术及应用》 北京大学出版社2008年

18

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yyf7.html