1、1设计目的与要求 设计一个交通灯控制器，要认真并准确地理解有关要求，独立完成系统设计，在双干线的路口上，交通信号灯的变化按照下面假定进行计时：（1）放行线，绿灯亮放行25秒，黄灯亮警告5秒，然后红灯亮禁止。（2）禁止线，红灯亮禁止30秒，然后绿灯亮放行。使两条路线交替的成为放行线和禁止线，便可实现交通控制。（3）特殊情况下能实现手动操作。2.设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4.答辩 在规定时间内，完成
2、叙述并回答问题。1设计任务21.1交通灯控制器设计任务书21.2引言32设计方案3 2.1总体设计方案说明42.2模块结构与电路图53整体电路104设计总结115参考文献11摘 要：为确保车辆安全，行人安全有序地通过城市交通叉路口，本设计介绍一种线路简单、成本低、体积小、可靠性高的全电子指挥信号灯控制器。利用74LS190、74LS139、NE555等芯片简易的实现交通指挥信号灯的全自动化控制。关键词：交通灯、计时器、控制器、秒脉冲1引言生活中跟大家关系最为密切的交通是道路，因为每个人都要走路,所以交通灯就尤其重要.交通灯是控制陆地交通的枢纽,如果没有交通灯的出现,那么现在社会人类恐怕连路都不
3、好走了.特别是上下班高峰时候,交通就是非常拥挤,这个时候交通灯就起了关键作用.它起了分流交通作用,不会造成交通堵塞.它按照上下班高峰期、顺畅期等交通流量的不同而设置各车道的通行时间,那样以后车辆就会各就各位,不会有什么抢道和车辆碰撞啦,还有车与人争过街的事情发生啦,交通就会井然有序了,人们走路就安心多了,汽车就会更快的到达。传统的交通信号灯采用白炽灯作为发光部件，存在耗电量大、亮度不够、容易损坏等缺点，给道路交通管理带来一些不便。发光二极管（LED）具有发光亮度高、颜色鲜艳醒目、电光转换效率高、耗电量少、寿命长、响应时间快等优点。采用超高亮度LED 的新型交通灯比传统交通灯在各项性能上都有很大
4、提高，整机可靠性大大提高，目前在国内外得到广泛应用。2总体设计方案2.1设计思路依据功能要求，交通灯控制系统主要由秒表脉冲信号发生器、倒计时计数电路和信号灯转换器组成，原理框图如下图1所示。秒表脉冲发生器是该系统倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源。倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0，分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经信号灯转换器控制信号灯工作、倒计时计数电路是系统的主要部分，有它控制信号灯转换工作。东西方向 秒脉冲 发生器倒计时计时器交通灯控制器南北方向N 图1：原理框图（1）图甲车道绿灯亮，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
5、定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，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TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。（3）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。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TL时，控制器发出状态转换信号ST，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，乙车道上未过县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TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到（1）种工作状
6、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、10、11，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表12、1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下表1所示： 表1 交通灯控制器控制状态 信号灯状态 车道运行状态S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行S3（10）甲红，乙绿甲车道禁止通行，乙车道通行S2（11）甲红，乙黄甲车道禁止通行，乙车道缓行 AG=1：甲车道绿灯亮； BG=1：乙车道绿灯亮； AY=1
7、：甲车道黄灯亮； BY=1：乙车道黄灯亮； AR=1：甲车道红灯亮；乙车道红灯亮；2.2模块结构与电路图（1）倒计时计数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。具体工作方式为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1，计数方式开始工作，直至减数为“5”和“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循环，在倒计时过程中计数器还向信号灯转换器提供模25的定时信号T5和模5的定时信号T0,用以控制黄灯的闪烁和黄灯向红灯的变换。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。计数器选用集成电路74190进行设计较简便。7
8、4190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QD、QC、QB、QA的输出数据间接实现清零功能。功能如表4所示。 表 2 74190的功能表 U/DCLKA B C DQaQbQcQdXd0 d1 d2 d31X X X X减计数加计数保持图2 74LS190芯片管脚图CTEN 器件使能端RCO 进位输出/错位输出端CLK 时钟输入（上升沿有效）A-D 并行数据输入LOAD 异步并行置入控制端（低电平有效）Q0-Q3 输出端U/D 加/减计数方式控制端 其三个190芯片的U/D端都接高电平，以实现减计数方式的功能。控制红绿灯现显示器
9、的两个190芯片的十位P1端接高电平（即0010），个位的P0、P2端接高电平（即0101），实现25倒计时；控制黄灯倒计时显示器的190芯片的P0、P2端接高电平（即0101）实现从5秒开始倒计时的功能。红绿灯和黄灯显示的计时器的计数控制器端通过一个非门连接，以实现两个计时器之间的跳变。行波段时钟输出端与异步并行置入控制端分别用一个与非门和非门连接，以实现保持与置数的功能。然后接红绿灯控制器的与非门与接黄灯控制器的与非门后面再分别接一个非门，将行波时钟输出地信号转变过来，一块通过一个与非门接入到信号灯控制器，以实现红黄绿灯变换与倒计时对应变换的功能。 倒计时计数器电路如图3：图3倒计时计数器
10、电路图（2）秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，主要由振荡器和分频器组成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的精度决定了计时器的准确度，可由石英晶体振荡电路或555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。一般来说，振荡器的频率越高，计时器的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一定根据需要设计出最佳电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、温度系数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用555构成的多谐振荡器。倒计时计数器向秒脉冲发生器如图4:图4. 脉冲产生电路图3，模拟仿真图： 以555定时器接外电路形成的多谐振荡器发出频率为1脉冲信号，用作计数器及触发器的信号
11、，由脉冲公式/（）要使，可选择，计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下计数从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模30的定时信号TL。ST为状态转化信号，每当ST输出一个正脉冲，计数器进行一轮计数，保证触发器的初始状态为0触发器的时钟输入端输入1HZ秒脉冲。控制器是交通管理的的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。译码器主要任务是将控制器的输出Q1.Q2的4种工作状态翻译成车道上的6个信号的工作状态、。图5.模拟仿真图总体电路原理图：图6.总电路图4设计总结通过本次试验，自己收获很多，首先让自己掌握了如何熟练的使用DXP,EWB等软
12、件，查找元件、了解各个元器件的功能，引脚，封装。其次，通过这次的实验，加深了大二学过的模拟电子技术、数字电子技术的原理的理解。以前学的也都是很笼统的理论知识，不知道如何用到实践上，然而这次实验仿真加强了自己的动手能力、工程综合能力和创新能力，使自己根据电路仿真的要求应该有明确的整体设计思想，通过分析选择合适的单元电路。计算，设定电路的相关参数值，从小模块设计起，再到整个模块.锻炼了动手能力和综合分析能力。但同时，自己的理论知识不扎实，很多原理都不懂，例如十进制加计数器的功能表，JK触发器的工作原理都不记得了，需要查找书才能回忆起来。希望在日后的设计当中能改进。5 参考文献【1】何书森,何华斌.使用电子线路设计速成M.福建：福建科学技术出版社，2005.422484 【2】谢白美.电子线路综合设计M.武汉：华中科技大学出版社，2006.25【3】康华光,邹寿彬.电子技术基础数字部分（第五版）M.武汉：华中科技大学电子技术课，2006.245302【4】李贵安,葛年明，周泉.电子技术实验及课程设计M.南京：东南大学出版社，2008.142147【5】杨金华.EWB在数字电子电路综合课程设计中的应用J.现代电子技术，2004，17：118【6】刘彬.交通灯控制系统设计探讨J.机电工程技术，2001，2：2324
