唐 山 学 院数字电子技术 课 程 设 计题 目 交通灯控制逻辑电路设计 系 (部) 信息工程系 班 级 1 班 姓 名 胡晓阳 学 号 4110214108 指导教师 王志秦 张雅静 2013 年 07 月 02 日至 07 月 08 日 共 1 周2013 年 07 月 04 日课程设计成绩评定表出勤天数 出勤情况 缺勤天数出勤情况及设计过程表现（20 分）课设答辩（ 20 分）说明书（ 20 分）设计成果（ 40 分）成绩评定总成绩（ 100 分）提问（答辩）问题情况综合评定指导教师签名：年 月 日目录1 引言 .11.1 功能要求 .11.2 总体方案设计 .12 设计原理 .23 总体设计 .33.1 单元电路设计 .33.1.1 信号灯转换器 .33.1.2 JK 触发器 .33.1.3 倒计时计数器 .43.1.4 倒计时计数器与信号灯转换器的连接 .63.1.5 黄灯闪烁控制 .63.1.6 秒脉冲产生电路 .63.1.7 白天夜间模式切换的设计 .93.2 时序仿真结果 .93.2.1 白天工作方式 .93.2.2 夜间工作方式 .104 仿真软件简介 .115 总 结 .12参考文献 .13附录 1 器件明细表 .14附录 2 仿真电路图 .15课程设计说明书11 引言城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。因此如何采用合适的方法，使交通信号灯的控制与交通疏导有机结合，最大限度缓解主干道与匝道、城市同周边地区的交通拥堵情况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门以待解决的主要问题。以下就一个简单的交通灯控制系统的电路原理、设计和仿真测试等问题来进行具体分析。1.1 功能要求要求东西、南北方向的红、黄、绿灯按照下面的工作时序进行工作：（1）南北和东西车辆交替进行，各通行时间 24 秒（2）每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁 4 秒，才可以变换运行方向（3）十字路口要有数字显示作为时间提示，以倒计时按照时序要求进行显示；（4）可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀状态1.2 总体方案设计依据功能要求，交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器、倒计时计数器电路和信号灯转换器组成，原理框图如图 1-1 所示。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁点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，由它控制信号灯转换器的工作。图 1-1 交通信号灯的逻辑框图秒脉冲发生器倒计时计时器信号灯转换器东西方向G Y RG南北方向G Y R课程设计说明书22 设计原理设计交通信号灯白天的工作模式如图 2-1 所示：图 2-1 信号指示灯白天点亮流程图夜晚的工作方式是：南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其他灯不亮，因此总的设计框图如图 2-2 所示：图 2-2 整体电路设计框图根据交通灯的性能要求以及整体电路图，设计本次课程设计的交通灯电路。南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮 4 秒南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 20 秒南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮 20 秒南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮 4 秒东西信号灯 南北信号灯组合逻辑电路计数器分频器 秒脉冲产生电路系统电源工作方式控制开关课程设计说明书33 总体设计3.1 单元电路设计3.1.1 信号灯转换器信号灯状态与车道运行状态如下：S0：东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；S1：东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止通行；S2:东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道通行；S3：东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道缓行。用以下 6 个符号来分别代表东西（A） 、南北（B）方向上个灯的状态：GA=1: 东西方向车道绿灯亮；YA=1：东西方向车道黄灯亮；RA=1：东西方向车道红灯亮；GB=1：南北方向车道绿灯亮；YB=1：南北方向车道黄灯亮；RB=1：南北方向车道红灯亮。实现信号灯的转换有多种方法，现采用比较典型的方法进行设计，实现信号灯的转换工作。3.1.2 JK 触发器若选用 JK 触发器，设状态编码为 S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出为Q1，Q2，则其与信号灯状态关系如表 3-1 所示。课程设计说明书4表 3-1 状态编码与信号灯关系表现态 次态 输出Q0 Q1 Q0* Q1* GA YA RA GB YB RB0 0 0 1 1 0 0 0 0 10 1 1 1 0 1 0 0 0 11 11 01 00 00 0 1 1 0 00 0 1 0 1 0由表 3-1 可以得出信号灯状态的逻辑表达式：Ga=Q1Q0 Ya=Q1Q0 Ra=Q1Gb=Q1Q0 Yb=Q1Q0 Rb=Q1JK 触发器的输出状态是与 J 输入端的状态相同的，同时分析表 21，触发器 0 的现态与触发器 1 的次态相同，触发器 1 的现态与触发器 0 的次态相反，因此可以将触发器 0 的输出端 Q、Q （现态）分别接触发器 1 的 J、K 输入端（次态） ，触发器 1 的输出端 Q、Q （现态）分别接触发器 0 的 K、J 端（次态） ，取触发器 0 为、触发器 1 为，连接后的电路如图 3-1 所示。U1A7473N1J14 1CLK1 1Q 121K31CLR21Q 13U1B7473N2J7 2CLK5 2Q 92K102CLR62Q 8U2A7408NU2B7408NU2C7408NU2D7408NVCC5V10VCC1112409图 3-1 JK 触发器连接的电路图3.1.3 倒计时计数器十字路口要有数字显示作为倒计时提示，以便人们更直观的把握时间。具体工作方式为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然