塔里木大学信息工程学院
摘要 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 正文 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.十字路口交通管理控制器的设计 ----------------------------------------------------------------------------- 3
1.2设计要求： ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.3应满足的工作时序 ---------------------------------------------------------------------------------------- 4 2. 设计方案 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4
2.1 设计思路 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2.2信号灯变化情况: ----------------------------------------------------------------------------------------- 5 2.3 器件清单 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.脉冲信号的设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
3.1 555 VIRTUAL time --------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.2 555定时器芯片工作原理,功能及应用 ------------------------------------------------------------ 7 3.3 555定时器 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.4 555 芯片的充放电实现的秒信号脉冲 ------------------------------------------------------------- 8 4. 74LS00芯片的介绍和运用 ------------------------------------------------------------------------------------ 8
4.1 HD74LS00P的介绍： ------------------------------------------------------------------------------------ 8 4.2 HD74LS00P的运用： ------------------------------------------------------------------------------------ 9 5. HD74LS20P的介绍 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 10
5.1 HD74LS20P的运用： ---------------------------------------------------------------------------------- 10 6. 74LS90芯片的介绍和运用 ---------------------------------------------------------------------------------- 11
6.1 HD74LS90P的介绍： ---------------------------------------------------------------------------------- 11 6.2 HD74LS90P的运用： ---------------------------------------------------------------------------------- 11 7. 74LS48芯片和数码管的使用 ------------------------------------------------------------------------------- 12 8. 发光二极管的介绍 --------------------------------------------------------------------------------------------- 12
8.1 基本介绍 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 8.2二极管作用简介 ----------------------------------------------------------------------------------------- 13 9. 交通信号灯使用说明 ------------------------------------------------------------------------------------------ 14
9.1 实物展示 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 9.2 注意事项 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 9.3 基本功能 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 9.4系统常见故障分析 -------------------------------------------------------------------------------------- 15 10. 心得体会 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
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摘要
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，分为机动信号灯、非机动车信号灯、人行道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警示信号灯、道路与铁路平面交叉信号灯。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工具，适用于十字、丁字等交叉路口，有道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人有序的通行。设计出符合人们普遍要求及放心的产品具有重要意义。
本文通过555电路秒脉冲信号，计时器开始计时，根据定时时间进行主道路与支路的切换，交通灯在红、绿、黄灯交替点亮中，用两个数码管显示电量的灯还能持续时间，使LED显示器进行计时工作并与状态保持同步，刻在保证交通安全的前提下最大限度的提高交通效率。
根据逻辑电路的设计，分别对74LS00芯片、74LS20芯片、555芯片、74LS90芯片以及7448芯片进行说明，通过对这些器件的性能、引脚、真值表等介绍，更加了解每一个器件在逻辑电路中的作用。
关键词 交通信号灯、红灯、黄灯、绿灯、数码管、计时器、74LS00芯片、74LS20芯片、 555芯片、74LS90芯片以及74LS48芯片
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正文
1.十字路口交通管理控制器的设计
1.1任务说明：在主、支道路的十字路口分别设置三色灯控制器，红灯亮禁止通行，绿灯允许通行，黄灯要求压线车辆迅速穿越。根据车流状况不同，可调整色灯点亮或关闭时间。 绿 黄 红 绿 黄 红 组合电路 主道计数 译码显示 组合逻辑电路 秒脉冲电路
组合电路 次道电路 译码显示
计数器
时钟电路
图1 交通管理控制图 1.2设计要求：
基本要求:
① 可以用LED模拟交通灯；
② 绿、黄、红灯亮的时间为30秒、5秒、25秒； ③ 指示采用顺计时制，用两位数码管显示。 时序关系应该符合如下要求： 主干道绿灯
30秒
主干道黄灯 5秒
主干道红灯 25秒 支路绿灯 20秒
支路黄灯
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5秒
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支路红灯 35秒 说明：
a、主干道和支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。 b每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒，此时原红灯不变。 c、用十进制数字显示放行及等待时间。 1.3应满足的工作时序
（1）设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为30秒；
（2）30秒后主干道停车，支干道人不通行，这种情况下主黄灯和支红灯，持续时间为5秒；
（3）5秒后，主干道不同行，支干道通行，着这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20秒；
（4）20秒后主干道人不同行，支干道停车，这种情况下主黄灯和支黄灯，持续时间为5秒，。5秒后又回到第一种情况，如此循环反复。因此，要求主控制器也有四种状态，设这四种状态依次为S0,S1,S2,S3。
2. 设计方案
2.1 设计思路
十字路口的红绿灯只会着行人和各种车辆的安全通行。有一个主干道和一个支干道的十字路口，如图所示，每边都设置了红、绿、黄色信号灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，在绿灯变红灯是先要求黄灯亮五秒钟，以便让停车线以外的车辆停止运行。引文主干道上的车辆多，所以主干道放行的时间要比支干道放行的时间长。
(1) 系统中要求有30秒，20秒和5秒的三种定时信号，设计三种相应的计时显示器电路。计时顺序用顺时计时。定时的起始信号由主控电路给出，定时时间结束的信号也输入主控电路，并通过主控电路去开启和关闭交通灯或启动另一种计时电路。
(2) 系统要求定时显示电路的输入信号为秒脉冲信号，设计一个可以实现秒脉冲输出的实际电路。
(3) 主控电路是整个电路的核心，它的输入信号来自30秒，20秒，5秒三个定时信号。主控电路可以控制各种交通灯的开启和关闭，并反馈信号给计时电路，触发与亮着的信号灯相应的定时电路，使其顺时显示相应时间。
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S0 S1 S3 S2
图3.时序逻辑变化
根据设计思路可以设计电路：
（1）选用发光二极管，电阻，74LS00,74LS48，数码管，74LS90,74LS20,和电容，555元件来构造电路。
（2）发光二极管充当红绿灯，有三个74LS00控制，发光二极管与74LS00中间接电阻，防止发光二极管烧坏；
（3）74LS00下接两个数码管，两个数码管分别由一个74LS48控制，数码管与74LS48中间接有电阻，防止数码管被烧坏。
（4）两个74LS48分别下接74LS90，再通过一个74LS90来总的控制前两个74LS90。
（5）74LS90分别下接74LS00,74LS20,74LS20，来辅助进制的转换。 2.2信号灯变化情况: 主干道绿灯亮，支干道红灯亮，技术器由零开始 S1 递加到30 主干道黄灯亮，支干道红灯亮，计数器由零开始递加到 S2 5 主干道红灯亮，支干道绿灯亮，计数器由零开始 S3 递加到20 主干道红灯亮，支干道黄灯亮，计数器由零开始 S4 递加到5 图4.信号灯变化图
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