目 录
1 引言............................................................................................................................ 1 2 交通信号灯控制电路概述........................................................................................ 2
2.1 交通信号灯控制电路两种工作方式 .............................................................. 2 2.2 交通信号灯的总体逻辑框图 .......................................................................... 2 3 各单元模块................................................................................................................ 4
3.1 直流稳压电源 .................................................................................................. 4 3.2 秒脉冲产生电路 .............................................................................................. 4 3.3 分频器 .............................................................................................................. 5 3.4 十二进制计数器 .............................................................................................. 6 3.5 逻辑控制电路 .................................................................................................. 7 4 交通信号灯电路的仿真与调试................................................................................ 9
4.1仿真软件简介 ................................................................................................... 9 4.2电路的仿真 ....................................................................................................... 9 4.3调试方法 ......................................................................................................... 13 4.4调试中出现的问题、原因分析及解决方法 ................................................. 13 5 设计总结.................................................................................................................. 15 参考文献...................................................................................................................... 16 附录I ......................................................................................................................... 17 附录II ........................................................................................................................ 18
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1 引言
交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成，分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具，适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有重要的实际意义。
同时，设计该系统所应用的知识涉及范围广，通过设计可以牢固掌握所学理论知识，对电子信息工程专业的就业方向有初步认识，将理论与实际有机联系起来。
要求设计一个交通信号灯控制系统，能实现以下两个功能： 1. 信号灯白天工作
某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。
2. 夜间工作
南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。
如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5：1：6。
从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟。
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2 交通信号灯控制电路概述
2.1 交通信号灯控制电路两种工作方式
交通信号灯控制电路由两种不同工作状态组成，分别为白天工作方式和夜间工作方式。
白天时某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。 如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5：1：6。从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。夜间时南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其它灯不亮。需要设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟。信号灯指示灯白天点亮流程图如图2-1所示。
南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮 5t
南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮 1t 南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 5t 南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮 1t 图 2-1 信号指示灯白天点亮流程图
2.2 交通信号灯的总体逻辑框图
交通信号灯的总体逻辑框图如图2-2所示：
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东西信号灯 南北信号灯 组合逻辑电路 系统电源 十二进制计数器 工作方式控制开关 四分频器 秒脉冲产生回路 图 2-2 交通信号灯的逻辑框图
该电路由555定时器组成的多谐波振荡器、双74LS74组成的4分频器、74LS164组成的扭环型12进制计数器、逻辑控制电路、LED灯组成。
该系统的工作原理为，由555组成的多谐波振荡器产生1S的脉冲经过分频器得到4S的脉冲，4S脉冲进入计数器，当计数器产生相应的输出时，LED灯会随Qe、Qf的不同值产生变化。
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3 各单元模块
3.1 直流稳压电源
电源电路如图所示，220V交流电经变压器变为9V交流电，后经整流（全波整流）、滤波（3.3mF电容）、稳压（W7805）输出+5V直流电。电路如图3-1：
5V
220V
3300uf
7805
RL
图 3-1 直流稳压源电路
3.2 秒脉冲产生电路
由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒倒计时，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒脉冲产生电路实际就是一个多谐振荡电路，它可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电路，也可以是用定时器555和电阻、电容组成的多谐振荡器。为了电路简单和调节振荡周期方便，选择用555定时器组成多谐振荡器。
5KΩ
5KΩ
5KΩ
图 3-2 555定时器结构图
双极型555定时器由电阻分压器、比较器、基本RS触发器、双极型三极管T和输出缓冲器组成，其外部有八个引脚，第8脚为电源端，第1脚为接地端，第3脚为输出端，第4脚为直接复位端，第5脚为控制电压输入端，第6脚为复位控制端，第2脚为置位控制端，第7脚为放电端。555定时器组成的多谐波振荡电路如图3-3：
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