1、 隨著各種交通工具的發展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。  當前，大量的信號燈電路正向著數字化、小功率、多樣化、方便人、車、路三者關系的協調， 多值化方向發展隨著社會經濟的發展，城市交通問題越來越引起人們的關注.隨著社會的發展,城市規模的不斷擴大,城市交通成為制約城市發展的一大因素,因此,有許多設計工作者為改善城市交通環境設計了許多方案,而大多數都為交通指揮燈,本電路也正是基于前人設計的基礎上進行改進的.全部有數字電路組成,比

2、較以前的方案更為精確。 關鍵詞：控制器 計數器 信號燈 譯碼電路 目 錄一 、設計目的1二、設計任務與要求1三、設計步驟及原理分析23.1設計方法23.2設計步驟53.3設計原理分析6四、課程設計小結與體會9五、參考文獻9 一 、設計目的中國最早的馬路紅綠燈，是于1908年出現在上海的英租。 從最早的手牽皮帶到20世紀50年代的電氣控制，從采用計算機控制到現代化的電子定時監控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發展和完善。 當前，大量的信號燈電路正向著數字化、小功率、多樣化、方便人、車、路三者關系的協調， 多

3、值化方向發展隨著社會經濟的發展，城市交通問題越來越引起人們的關注.隨著社會的發展,城市規模的不斷擴大,城市交通成為制約城市發展的一大因素,因此,有許多設計工作者為改善城市交通環境設計了許多方案,而大多數都為交通指揮燈,本電路也正是基于前人設計的基礎上進行改進的.全部有數字電路組成,比較以前的方案更為精確。二、設計任務與要求十字路口的紅綠燈指揮著行人和各種車輛的安全運行。實現紅綠燈的自動指揮是城市交通自動化的重要課題。本課題利用數字路的基本知識和設計方法，設計一個簡單的交通燈控制系統要求。 1.掌握系統設計的一般步驟和方法，掌握一個大的系統中各子系統之間的相互作 用和相互制約

4、關系； 2.運用數字電路理論知識自行設計并實現一個較為完整的小型數字系統。通過系統設計、電路安排與調試、寫設計論文等環節，初步掌握工程設計的具體步驟和方法，提高分析問題和解決問題的能力，提高實際應用水平； 3.學會用中規模器件設計一個符合要求的系統，并熟悉常用中規模器件的用法。 4.學會按照電路圖在面包板上合理布局使各器件在系統中的連線更簡單，清晰； 5.掌握連接實物圖的一般步驟和方法，學會系統安裝與調試的一般步驟和方法。 6.在實踐中運用理論知識，培養實際動手能力； 7.主干道的通行時間長于支干道的通行時間； 8.每次由綠

5、燈變為紅燈或由紅燈變為綠燈的前5秒四個路口要亮黃燈以提示過往車輛及行人注意路燈變化，安全通行； 9.設計正計時30s、20s計時數碼實現電路，要求每秒鐘改變一次數字；  10在一個主支干道的十字路口，東西和南北方向各設置一個紅，黃，綠三種顏色的交通燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行。在綠燈變紅燈時先要求黃燈亮5秒鐘，以便讓后來車輛準備停車。由于主干道車輛較多，支干道車輛較少，所以要求主干道處于通行狀態的時間要長一些，為30秒；而支干道通行時間為20秒。三、設計步驟及原理分析3.1設計方法 十字路口的紅綠燈指揮著行人和各種車輛的安全通行。有一個主干

6、道和一個支干道的十字路口如圖3-1所示。每邊都設置了紅、綠、黃色信號燈。紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示可以通行，在綠燈變紅燈時先要求黃燈亮幾秒鐘，以便讓停車線以外的車輛停止運行。因為主干道上的車輛多，所以主干道放行的時間要長。設主干道通行時間為N1，干道通行時間為N2，主、支干道黃等的時間均為N3，按主支干道通行的時間來看，設置N1N2N3。系統工作流程圖如圖所示。要實現上述交通信號燈的自動控制，則要求控制電路由時鐘信號發生器、計數器、主控制器、信號燈譯碼驅動電路和數字顯示譯碼驅動電路等幾部分組成，整機電路的原理框圖如圖所示。四個路口設有紅、黃、綠三色燈和兩位8421BCD碼的計數、譯碼顯示器

7、。要實現上述交通信號燈的自動控制，則要求控制電路由時鐘信號發生器、計數器、主控制器、信號燈譯碼驅動電路和數字顯示譯碼驅動電路等幾部分組成，整機電路的原理框圖如圖所示。四個路口設有紅、黃、綠三色燈和兩位8421BCD碼的計數、譯碼顯示器。    十字路口車輛運行情況只有4種可能：1）設開始時主干道通行，支干道不通行，這種情況下主綠燈和支紅燈亮，持續時間為30s。2）30s后，主干道停車，支干道仍不通行，這種情況下主黃燈和支紅燈亮，持續時間為5s。3）5s后，主干道不通行，支干道通行，這種情況下主紅燈和支綠燈亮，持續時間為20s。4）50s后，主干道仍不通行

8、，支干道停車，這種情況下主紅燈和支黃燈亮，持續時間為5s。5s后又回到第一種情況，如此循環反復。因此，要求主控制電路也有4種狀態，設這4種狀態依次為：S0、S1、S2、S3。狀態轉換圖如圖所示。3.2設計步驟在電路板上按整機框圖把主控制器、計數器、信號燈譯碼器、數子顯示譯碼器和秒脈沖信號發生器焊接好然后按以下步驟進行調試： 1秒脈沖信號發生器的調試，按照數字電子鐘的方法逐級調試振蕩電路和分頻電路，使輸出設計符合設計要求。 2將秒脈沖信號送入主控制器的CP端，觀察主控制器的狀態是否是按00、01、10、11、00的規律變化。 3將秒脈沖信號送入計數器的CP端，接入主

9、控制器的狀態信號X0、X1，并把主控制器的狀態信號送入主控制器的CP端，觀察計說器是否按30秒、5秒、20秒、5秒、30秒循環計數。 4把主控制器的狀態轉換信號X1、X0接至信號燈的譯碼電路，觀察6個發光二極管是否按設計要求發光。 5整機聯調，使交通信號燈控制電路正常工作。   以上是本次設計的全過程，由以上分析知此設計所需材料有：1片74LS90、2片CD4511和2個共陽數碼管、1個555定時器、1片74LS04、3片74LS08、1片74LS32、14個400ohm電阻、1個50k電阻、1個43k電阻6個10 ohm電阻、2個1

10、0UF電容和導線若干。3.3設計原理分析十字路口車輛運行情況只有4種可能，實現這4個狀態的電路，可用兩個觸發器構成，也可用一個二-十進制計數器或二進制計數器構成。我采用二-十進制計數器74LS90實現。 采用反饋歸零法構成4進制計數器,即可從輸出端QBQA得到所要求的4個狀態。圖4-1 74LS90管腳排列圖,邏輯圖如圖所示。為以后敘述方便，設X1=QB,X0=QA。74LS90管腳排列圖如表7 4LS90功能表：7 4LS90邏輯功能為(1)計數脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數器。  (2)計數脈沖從CP2輸入，QDQ

11、CQB作為輸出端，為異步五進制加法計數器。  (3)若將CP2和QA相連，計數脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端， 則構成異步8421碼十進制加法計數器。  (4)若將CP1與QD相連，計數脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端， 則構成異步5421碼十進制加法計數器。  (5)清零、置9功能。 a) 異步清零 74LS90功能表當R0(1)、R0(2)均為“1”；S9(1)、S9(2)中有“0”時，實現異步清零功能，即QDQCQBQA0000。 

12、b) 置9功能 當S9(1)、S9(2)均為“1”；R0(1)、R0(2)中有“0”時，實現置9功能，即QDQCQBQA1001。四、課程設計小結與體會經過這個課程設計，我真正體會到了學有所用，同時也讓我更加深刻的了解數字邏輯電路。對于本次課程設計，讓我印象深刻的是最后的調試過程，第一次摁下開關的時候，在心里祈禱自己的電路板不要出錯，當結果呈現在自己面前的時候，又開始檢查自己的電路板哪里出錯，用萬用表測試每根電路，檢查焊接處焊的是否牢固，如果自己沒有發現錯誤，全組的成員一起討論，一起研究，找出問題所在，直到調試成功。這次課程設計讓我體會到一種共同學習共同進步的學習氛圍，體會到小組合作的重要性。整個設計我都參與其中，這令我的分析以及動手能力有了很大的提高。也讓我明白在今后的學習