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，绿灯亮允许通行，黄灯亮要求压线车辆快速穿越。根据车流状况不同，可调整三色灯点亮或关闭时间。
设计要求：
1、基本部分
(1) 自制稳压电源；
(2) 主道路绿、黄、红灯亮的时间分别为60秒、5秒、25秒；
次道路绿、黄、红灯亮的时间分别为20秒、5秒、65秒；
(3) 主、次道路时间指示采用倒计时制，用2位数码管显示。
时序关系应该符合如下要求：
2、发挥部分
(1) 主、次道路绿、黄、红灯亮的时间可以预置；
(2) 主、次道路绿、黄、红灯亮的时间可以分别调整；
(3) 其它。
交通灯控制系统的组成框图
可以看出，交通信号灯控制系统主要由下列模块组成。
(1)状态控制器，用于记录交通灯的工作状态，以实现对主、支干道车辆运行状态的控制。
(2)交通灯控制单元，按照状态控制器所处的状态，点亮相应的信号灯，同时实现闪灯控制。
(3)秒脉冲发生器，产生整个定时系统的时基脉冲，确保整个电路同步工作和实现定时控制。
(4)减法计数器，通过减法计数器对秒脉冲作减计数，完成计时任务，达到控制每一种工作状态持续时间的目的。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态，为减法计数赋初始值。
(5)显示译码器，将减法计数器的数值通过数码管显示。
四．单元电路的设计计算
状态控制器的设计
首先分析交通灯工作的实际各种可能状态。根据设计要求：
1支干交替通行
2绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行
3每次绿灯变红灯时，黄灯先亮（此时另一干道上的红灯不变）
因主干道和支干道各有4种不同的指示（红闪烁、红、黄、绿），它们在正常工作时，亮灯的组合有4种可能。
主干道绿灯亮，支干道红灯亮，主干道通行。
主干道黄灯亮, 支干道红灯闪烁，主干道停车。
主干道红灯亮, 支干道绿灯亮，主支道通行。
主干道红灯闪烁, 支干道黄灯亮，主干道停车。
信号灯的工作顺序流程图
信号灯4种信号灯四种不同的工作状态分别用S0、S1、S2、S3表示，其状态编码及状态转换图如图所示。
交通信号灯状态编码及状态转换
S0、S1、S2、S3通过138译码器有
交通信号灯状态编码及状态转换
74LS160为TTL型同步十进制计数器。
74LS160引脚功能图
4组计数
交通信号灯状态控制器
交通灯控制单元设计
主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。他们之间的关系见真值表如下。“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。其中主干道的信号灯分别用大写字母R-、
交通信号灯真值表
状态
根据设计要求，当红灯将要熄灭时
交通灯控制单元
定时系统设计
根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成不同的定时任务。该定时器由两片74LS192
交通信号灯控制定时系统
这部分还用到了中规模集成电路74LS47
74LS47引脚功能图
数码管显示译码
秒脉冲发生器设计
产生秒信号的电路有多种形式，本设计利用555定时器组成的秒号发生器。该电路的输出脉冲周期为T=(R1+2R2)*C*
秒脉冲信号发生器的电路
仿真调试秒脉冲发生器
在555定时器的输出端接上频率计进行仿真调试。秒脉冲信号发生器的仿真电路如图所示。
秒脉冲信号发生器的仿真电路
在仿真电路连接完成与频率计参数设置完以后，开启仿真开关，即调试开始。下图则表明秒脉冲发生器调试成功，可以正常工作。
频率计面板
仿真调试交通信号灯状态控制器
将秒信号引入状态控制器脉冲输入端，在该脉冲作用下，模拟主、支干道的三色信号灯应按要求依次转换，如果不是这样就应查找原因。虚拟仪器的选取途径：仿真→
由于仿真软件中秒脉冲信号发生器产生的仿真秒脉冲信号太慢，为了加快调试速度，在交通信号灯状态控制器仿真电路中用信号发生器代替秒脉冲信号，信号发生器的频率设置为10
交通信号灯状态控制器仿真电路如图5-7所示。
交通信号灯状态控制器仿真电路
为了观察起来直观，在输出端接有指示灯，用来观察74LS138
仿真调试交通信号灯显示电路
参照交通信号灯状态显示电路进行仿真测试，仿真电路如图所示。
仿真电路是交通信号灯状态控制器与交通信号灯显示电路相连接后测试电路。当交通信号灯状态显示电路调试成功后，进行封装。
交通信号灯显示电路
仿真调试交通信号灯定时电路
参照交通信号灯定时电路进行仿真测试，仿真电路如图所示。
交通信号灯定时部分仿真电路
五. 整机电路图
仿真调试整个系统
在系统安装调试中，首先将各单元电路调试正常，然后再将各单元电路用粘贴的方法置于同一Multisim
交通信号灯控制系统的仿真电路
六. 元器件明细表
七．设计的收获和心得体会以及建议
本课题是以multisim10
此仿真电路的实现对搭建实际电路有借鉴与指导意义。这样在电路设计仿真完成之后再构建实际电路,就能有效降低成本,大大提高了教学和专业设计的效率。有
一个电路系统中，每一个环节都是很重要的，先要有一个较为合理的原理图，然后才能对原理图中的每一部分进行仿真修改，这往往不是一蹴而就的，需要不断地反复。仿真调试时，要把整个电路分成几块，每块单独调试，这样才能减少故障率，提高调试的效率。
采用模块化设计和封装，先对单元电路模块进行仿真分析，再对总体电路进行仿真分析，以提高仿真效率，并使总体电路简单。
在进行电路设计时，对于输入（如开关）、输出部件（如LED
为提高仿真效率，对于电路系统需要用到的时钟脉冲、电源、输出显示部件，设计时可先用系统中的模型替代。等仿真结果满足要求以后，再将自己设计的脉冲产生电路模块、电源模块、显示模块接入总体电路中。
通过对该的设计及仿真分析，我们可以体会到，实际应用中，完全由纯硬件组成的电路还是过于复杂，调试比较麻烦，故障点比较多，系统的稳定性也不太确定。无论是单片机、PLC还是CPLD，都是尽量减少电路中的硬件部分，尽可能地将需要硬件电路完成的任务以编程的方式解决并灌入可定义的芯片中，软件与硬件相结合，这无疑是现代电子的发展方向。 |
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