交通灯电路图（交通灯电路图设计原理分析）

今天和大家分享一个关于红绿灯电路图的问题（红绿灯电路图设计原理分析）。以下是这个问题的总结。让我们来看看。

数字电气课程中的交通信号灯设计

详情如下:

设计主题

题目:交通灯控制电路的设计

二、设计目的

培养学生综合运用数字逻辑基础知识，运用计算机EWB仿真技术独立完整地设计具有一定功能的电子电路，以及仿真和调试的综合能力。本计算机模拟中使用的软件版本为5.0c版

3.设计内容

有一个十字路口，为了它的畅通，我们为它设计了一个红绿灯系统。

4.设计要求

1.在十字路口设计一个红绿灯控制电路，要求东西车道和南北车道的车辆交替行驶，每次通行时间设置为45秒。时间可以设置和修改。

2.绿灯变红时，黄灯亮5秒后才能变更行驶车道；

黄灯亮起时，它应该每秒闪烁一次。

4.除了东西方向和南北方向的红色、黄色和绿色灯外，每个灯亮起的时间由显示屏显示（在倒计时模式下）。

动词（动词缩写）整体功能框图

图5整体功能框图

交通灯控制系统的原理框图如图5所示。它主要由倒计时电路、信号灯转换器和秒脉冲信号发生器组成。第二脉冲信号发生器是本系统中倒计时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，信号灯由信号灯转换器控制。倒计时电路是系统的主要部分，它控制信号灯转换器的工作。

六单元电路图

6.1信号灯转换器

选择JK触发器，设置状态码为:S0=00 S1=01 S2=11 S3=10，其输出为Q1 Q0，其状态表为:

表6-1状态代码和信号灯之间的关系表

当前状态次级状态输出

Q1n Q0n Q1n+1 Q0n+1 Ga Ya Ra Gb Yb Rb

0 0 0 1 1 0 0 0 0 1

0 1 1 1 0 1 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 0 0

1 0 0 0 0 0 1 0 1 0

图6.1信号灯转换器

6.2倒计时计数器

路口应该有数字显示屏作为倒计时提示，让人们更直观地掌握时间。具体来说，当某个方向的绿灯亮起时，显示器被设置为某个值，然后它通过每秒减1来工作，一直计数直到数字减少到“5”和“0”。路口绿灯、黄灯、红灯变换，第一个工作循环结束，进入下一个某个方向的工作循环。在倒计时期间，计数器还向解码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。

G=0时的卡诺图:

公元前10年1月11日

X 1 1 1

1 1 0 0

零分

一个

（1）倒计时显示器采用7个数码管作为显示器，由计数器驱动，显示计数器的输出值。

（2）计数器采用集成电路74190设计。74190是一种十进制同步可逆计数器，具有异步并行设置功能和保持功能。74190没有专用的清零输入，但可以通过QA、QB、QC和QD的输出数据间接实现清零功能。

表6-2状态表74190

CTEN迪尤CLK装载QD

0 X X 0 X X X X A

公元前

0 1位置1 X X倒计时

0 0位置1 X X X向上计数

X X X X X X X Qa0 Qb0 Qc0 Qd0

目前，两个74190芯片级联构成一个可以从00到99任意倒数的计数器，其中一位数的74190芯片连接到第二脉冲发生器（频率为1），然后一位数的74190芯片输出端的QA和QD连接到与门，再连接到十位数的74190芯片的CLK端。当单位数减少到0时，减去1将使QA和QD同时在9，0（0000）和9（1001）之间从0变为1。在10位数的CLK终端连接QA和QD将使10位数的74190芯片的脉冲数减少1，这相当于借用。具体连接方法如图1所示:

图6.2解码器

信号LD由两个具有或门的芯片的八个输出端连接，或门决定是否设置或计数倒计时。工作开始时LD为0，计数器是预先设定好的。设置数字后，LD变为1，计数器开始倒计时。当倒计时减少到00时，LD再次变为0，计数器再次被预设，然后它再次倒计时，以此类推。

图6.3传输时间控制开关

（3）预设数字（即车辆行驶时间）功能:如图6.3所示，八个开关分别连接到10位74190芯片的D、C、B和A端子和单位74190芯片的D、C、B和A端子。预设数字范围从6到98。如果传输时间设置为45秒，就像图2中的连接一样，A连接0，B连接1，C连接0，D连接0，E连接0，F连接1，G连接0，H连接1。（连接电源相当于连接1，挂空相当于连接0）

图6.4倒计时计数器

（4）向解码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0:T0表示倒计时减少到“00”（即绿灯的预设时间，因为计数器在达到00时被重置），T0=1。此时，T0给解码器一个脉冲，并切换信号灯，使一个方向的绿灯亮起，另一个方向的红灯亮起。连接:用集成的八输入一输出或门连接两个74190计数器的八个输出。

T5指示倒计时减少到“05”的时间。T5=1。此时，T5给解码器一个脉冲，使信号灯改变，绿灯变黄，红灯保持不变。连接:当数字减少到“05”（0000101）时，使用或非门连接10位计数器的输出端子QA、QB、QC和QD与1位计数器的输出端子QB和QD，然后使用与非门连接或非门与1位计数器的输出端子QA和QC。具体连接方法如图6.4所示。

要求黄灯每秒闪烁一次，频率为1的脉冲一端接控制黄灯输出信号的JK触发器，另一端接黄灯。

总电路图

图7交通灯的总电路图

八次调试（实施结果）

1.根据题目要求，整个红绿灯控制系统需要4个时间显示器和12个红绿灯。但由于四个时间显示器都是由同一个倒计时计数器控制的，在设计电路的过程中，为了简化电路和使绘图看起来更清晰，我只连接了一个时间显示器。

2.单击开始按钮模拟交通灯控制系统。默认情况下，电路的关闭时间设置为45秒。打开开关，东西方向将为绿色，由东向西行驶的行人和车辆可以自由通行。南北车道红灯亮，禁止南向北车辆通行。当时间指示器从预设的45秒减少到每秒5秒时，东西向车道的绿灯变为黄灯，黄灯每秒闪烁一次，而其他灯保持不变。当数字降至1时，1秒后显示变为预设的45秒，东西向车道的黄灯变为红灯；南北车道红灯变绿灯。如此循环往复。

3.将打开时间更改为其他值，然后进行模拟（时间范围为6~98秒）。效果和上面差不多。东西向车道为绿色，时间倒计时至5，灯光变换一次，到达0秒时再次变换，时间重置为预设值，以此类推。

九种体验

刚开始的时候，我不知道怎么做，因为我不太了解这门课程的整体设计。很多芯片的功能我都不太了解。有ewb仿真软件，以前没接触过，现在需要的时候才用。它的功能和按钮不清楚。

通过这次课程设计，我加强了自己做事、思考和解决问题的能力。现在设计完成了，我感觉好多了。虽然我花了很多时间，但我学到了很多东西。在设计课程时，我把整本书都看了好几遍，这增强了我对知识的理解。很多以前不理解的问题都一一解决了。在课程设计的过程中，我想了很多方案。我想了很多不同的方法来连接同一个问题（例如计数器的连接），比较了不同的芯片，最终采用了上述方法进行连接。从我开始设计课程的那天起，我每天都在思考同一个问题，如何连接电路，如何使其变得简单以及如何使其他人更容易理解。但似乎时间过得真快，我花了好几天才读完。

经过这次课程设计，我明白了每件事都应该认真做，否则，你会花更多的时间来做好它。课程设计有利于提高我们的动手能力，将书本上学到的知识运用到实际生活中。同时也丰富了我们的业余生活，提高了我们理解知识的能力。

涉及

【1】胡道元。计算机局域网。北京清华大学出版社，2002。

【2】蒋国强。现代数字逻辑电路实施指南。北京电子工业出版社2002。

数字逻辑电路的设计与实现。北京科学出版社2004

〔4〕

蒋丽萍。数字逻辑电路和系统设计。北京:电子。

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如何用一个CD4011和两个NE555组成红绿灯电路？

CD4011和NE555只能组成简单的自动红绿灯，如上图所示。

控制器主要由四个555（IC2 ~ IC5）和一些阻容元件组成的四个单稳态四级延时电路首尾相连组成。8V输入电压由78M05调节，为555提供VDD= 5V的电源电压。

当电源刚接通时，触发脉冲被IC1（CD 4011）门电路、R1和C1延迟，经过C2和R22的差值后，加到IC2的②引脚上，触发IC2输出高电平并进入瞬态。瞬变的计时时间取决于K1的位置，延迟时间td=1.1RC6，设置时间分别为60秒、45秒和30秒。瞬变结束时，IC2③的引脚为低电平，由C3和R23区分，下降沿再次触发IC3，形成第二级单稳态延迟。这样，计时器依次触发，完成绿灯-黄灯（8秒、10秒、12秒）-红灯（60秒、45秒、30秒）的循环。

该电路是指挥室内的控制电路和监控显示部分。如果真的用于交通指挥，应该是用控制信号激励固态继电器，然后驱动灯泡工作。

用DVP-20EH制作交通灯电路图和接线图时，只能按顺序点亮一个交通灯。

有两种方法可以实现这一点:

首先，有一个按键开关，按一下，然后弹回到原来的位置。当处于两个不同位置时，内部连接不同的触点（单刀双掷开关）。该开关可用于将红色和绿色led分别连接到电源（约3V），以便红色和绿色led分别点亮。

2.使用D触发器（如74HCT74）将D输入端连接到Q-non（即图中Q上有一条水平线的输出端，引脚6），将普通键的一端连接到5V的高电平，另一端连接到时钟，即引脚3），同时将红色和绿色发光二极管的负端接地，并将正端分别通过100欧姆连接到D触发器的两个输出端Q和Q-non。

简易交通灯控制电路的设计

本设计选用了目前广泛使用的VHDL硬件电路描述语言来描述十字路口交通灯系统控制器的硬件电路。在Altera的EDA软件平台Max+PlusⅱII中进行编译和仿真，并下载到CPLD器件中进行编程，从而实现交通灯系统的控制过程。关键词:EDA；VHDL控制器；（与耦合相同）两份副本（流程图）

介绍

EDA技术是一种用于电子产品设计的先进技术，可以代替设计人员完成电子系统设计中的大部分工作，并且可以在没有硬件电路支持的情况下直接从程序中修改错误和系统功能，不仅缩短了研发周期，还大大节省了成本，受到电子工程师的青睐。

实现路口红绿灯系统的控制方法有很多种，可以通过标准逻辑器件、可编程控制器PLC、单片机等方案来实现。但是这些控制方式的功能修改和调试都需要硬件电路的支持，这在一定程度上增加了功能修改和系统调试的难度。因此在设计中采用了EDA技术，并采用了广泛使用的VHDL硬件电路描述语言来实现交通灯系统控制器的设计。利用MAXPLUSⅱⅱ集成开发环境进行综合仿真，并下载到CPLD中完成系统的控制功能。

交通灯系统控制器的设计要求

十字路口交通灯控制系统与其他控制系统一样，分为控制器和受控电路。控制器使整个系统按照设定的工作模式交替指挥车辆和行人的通行，并接收被控部分的反馈信号，确定其状态转换方向和输出信号，控制整个系统的工作过程。

根据交叉口交通运行的实际情况，在本系统中，系统的工作条件如下。

路口红绿灯控制系统的东、西路上分别有R（红色）、Y（黄色）和G（绿色）红绿灯。东西行人安全通道灯:RXR（红色）、RXG（绿色）。南北向道路上有红绿灯:r1（红色）、y1（黄色）、g1（绿色）；南北向行人安全通道灯:rxr1（红色）和rxg1（绿色），所有灯均为高位点亮。设置具有15s过渡时间和5s转换时间的可变模数定时电路。预设输入整数cnt确定模数是15还是5，输入逻辑cx用于确定计数到4时清零还是计数到14时清零。Clk是外部提供的参考秒脉冲信号。X0、x1、x2和x3为四位二进制数，代表控制器输出的计数时间。图1是系统控制器的符号框图。

控制器编程

*控制器的装配图

根据系统设计要求，得到控制器的ASM图，如图2所示。这里，所有输入信号均为高电平有效。ASM图反映了交通灯系统不同状态的过渡过程和持续时间。

*控制器的VHDL编程

根据所分析系统的ASM图，结合系统的设计要求，用VHDL语言对各个模块进行编程，最终形成顶层文件，在MAX+PLUSⅱII环境下进行编译仿真，验证编译后的程序是否正确运行。如果有错误，需要修改直到完全通过。需要注意的是，编译程序时应该从底层程序开始，只有所有底层程序都正确后才能开始编译顶层程序。这是因为顶层程序是底层程序的概括，它连接了底层程序的所有模块，相当于集合了每个模块的功能来实现整个系统的控制功能，因此底层程序是否正确关系到顶层程序的运行结果。

在控制器的编程中，有两种编程方法，在定义结构时可以编译和模拟，但在分析时序时结果不同。

如果以这种方式定义:

...

con1 con1_arc的架构为

信号current_state:状态；

开始

...

调试程序时，它们都通过了编译和模拟，但在时间序列分析中，有一些结果不能按照设定的计数顺序工作:14、13、2、1、0...在反复修改和调试之后，程序被修改，如（2）中所定义的。

(2)

Con1 _ arc是Con1的建筑。

信号current_state:状态；

信号TEMP _ STATE:状态；；