当前位置：文档库 › 数字电子技术课程设计交通灯

数字电子技术课程设计交通灯

一．方案分析与对比 (2)

1.1方案分析 (2)

1.2方案对比 (2)

二．整体设计论述 (3)

三．单元模块设计与仿真 (6)

3.1时钟分频模块 (6)

3.2交通灯控制及计时模块 (7)

3.3扫描显示译码模块 (9)

3.4顶层文件的编写 (10)

四．硬件实验方案及实验结果 (13)

4.1硬件实验方案 (13)

4.2实验结果 (15)

五．收获和体会 (15)

六．参考文献 (13)

附录（程序代码） (17)

一．方案分析与对比

§1.1方案分析

通过分析可以知道，所要设计的交通信号灯控制电路要能够适用于由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口。能够做到主、支干道的红绿灯闪亮的时间不完全相同，在绿灯跳变红灯的过程中能够用黄灯进行过渡，使得行驶过程中的车辆有足够的时间停下来。还要求在主、支干道各设立一组计时显示器，能够显示相应的红、黄、绿倒计时。可以利用VHDL语言合理设计系统功能，使红黄绿灯的转换有一个准确的时间间隔和转换顺序。

§1.2方案对比

实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器和单片机等方案来实现。

若用单片机方案来实现的话，模型可以由电源电路、单片机主控电路、无线收发控制电路和显示电路四部分组成。在电源电路中，需要用到+5V的直流稳压电源，无线收发控制电路和显示电路应由编码芯片和数据发射模块两部分组成，主控电路的主要元件为AT89C51。硬件设计完成后还要利用计算机软件经行软件部分的设计才能够实现相应的功能。

虽然利用单片机系统设计的交通灯控制器相对来说较稳定，能够完成较多功能的实现，但这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系统设计与调试的困难。

相反，使用基于FPGA的设计方法具有周期短，设计灵活，易于修改等明显的的优点。而且，随着FPGA器件、设计语言和电子设计自动化工具的发展和改进，越来越多的电子系统采用FPGA来设计。未来，使用FPGA器件设计的产品将出现在各个领域里。因此，此次的交通信号灯控制器的设计将采用基于FPGA的设计方案来实现所要求的功能。

二．整体设计论述

根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相关的文献资料，经行方案设计，可以画出如下图所示的交通信号灯控制器的系统框图。 1kHZ

1kHZ 1HZ

支干道车辆检测

1kHZ 数码管及LED 信号

时钟分频模块

CLK

交通灯控制及计时模块

扫描显示译码模块

CAR

LED 显示

数码管位码

数码管段码

系统的状态图如下所示

CAR='0'

CAR='1' c="1001111" CAR='0'

c="1001111" CAR='1'

c="0101100" c="1001010"

c="0110001"

S0:支干道没有车辆行驶，支干道绿灯，支干道红灯 S1:支干道有车辆行驶，支干道绿灯，支干道红灯 S2:主干道黄灯，支干道绿灯 S3:主干道红灯，支干道绿灯 S4:主干道红灯，支干道黄灯

根据以上设计思路，可以得到如下的顶层文件原理图

顶层文件的实体图：

三．单元模块设计与仿真

§3.1时钟分频模块

系统的动态扫描需要1HZ的脉冲，而系统时钟计时模块需要1HZ的脉冲。分频模块主要为系统提供所需的时钟计时脉冲。该模块将1kHZ的脉冲信号进行分频，产生1S的方波，作为系统时钟计时信号。其实体模块如下：

将END TIME改为5S

CLK采用系统的1KHZ的时钟脉冲

仿真波形如下：

可以看到能够得到1s的时钟脉冲

§3.2交通灯控制及计时模块

控制模块根据外部输入信号和计时模块产生的输出信号，产生系统的状态机，控制其他部分协调工作。计时模块用来设定主干道和支干道计时器的初值，并为扫描显示译码模块提供倒计时时间。

控制及计时模块采用状态机进行设计，可以定义出5种状态，分别为S0:主干道绿灯，支干道红灯且没有车辆行驶；S1:主干道绿灯，支干道红灯或支干道有车辆驶入；S2:主干道黄灯，支干道红灯；S3:主干道红灯，支干道绿灯；S4:主干道红灯，支干道黄灯。利用CASE语句定义状态的转换方式及时间的变换方式，达到主干道绿灯亮45秒，支干道绿灯亮25秒，黄灯亮5秒的设计要求。其实体模块如下：

CAR为支干道车辆检测开关

在支干道有车的情况下，模块可以进行减计时

CLK1S为1S的时钟脉冲

TIME1H、TIME1L、TIME2H、TIME2L分别为主干道时钟高位、主干道时钟低位、支干道时钟高位、支干道时钟低位

LED为LED灯发光情况，分别为主干道绿灯、主干道黄灯、主干道红灯、支干道绿灯、主干道黄灯、主干道红灯

Count的总的系统时间，用来改变系统的状态

仿真波形如下：

通过仿真可以看到：

当主干道绿灯，支干道红灯时，主干道倒计时高位置数0100，低位置数0101；支干道高位置数0101，低位置数0000；

当主干道黄灯，支干道红灯时，主干道黄灯倒计时置数0101；支干道继续刚才的减计数；

当主干道红灯，支干道绿灯时，主干道倒计时高位置数0011，低位置数0000；支干道高位置数0010，低位置数0101；

当主干道红灯，支干道黄灯时，支干道黄灯倒计时置数0101；主干道继续刚才的减计数。

在S4状态结束后，自动跳回到S0状态，继续判断支干道是否有车行驶，若有车行驶，则跳转到S1状态，给高、低位置数，继续进行减计时。

系统根据COUNT的变化自动在各状态下跳变，当count为45时，跳变到S2状态；当count为50时，跳变到S3状态；当count为75时，跳变到S4状态；当count为80时，若支干道没有车跳变到S0状态，有车则跳变到S1状态。

§3.3扫描显示译码模块

扫描显示译码模块可以根据控制信号，驱动交通信号灯以及倒计时数码管的显示，其中数码管的显示采用动态扫描显示。其实体模块如下：

CLK为1KHZ的系统时钟脉冲

CLK1S为1S时钟脉冲

CAR为支干道车辆检测开关

SEL为数码管位码扫描

SEG为数码管段码

TIME1H、TIME1L、TIME2H、TIME2L为数码管计时的时间，由控制及计时模块为其赋值

仿真波形如下：

通过仿真可以看到：

给CLK一个时钟脉冲，数码管的位码随CLK时钟的变化而进行扫描，由于CLK 的频率较高，人的眼睛会有短暂的视觉停留，所以会看到4个数码管都在显示时间。

§3.4顶层文件的编写

将以上各个单元模块仿真成功后，再进行顶层文件的编写。将各个单元模块的变量赋值给顶层文件，从而将各个单元模块连接起来，统一调配。得到顶层文件的实体模块：

CLK为1KHZ系统时钟脉冲

CAR为支干道车辆行驶情况，高电平为有车行驶，低电平为无车行驶LED为交通灯发光情况

SEL为数码管位码扫描

SEG为数码管段码

仿真波形如下：

仿真后可以得到最终的结果：

开始时，支干道没有车辆行驶。主干道处于常通行状态，支干道处于禁止状态；当支干道有车来时，主干道亮绿灯，经行45秒倒计时，支干道亮红灯，经行50秒倒计时；

主干道45秒倒计时结束后跳变到黄灯，进行5秒倒计时，支干道继续亮红灯，进行倒计时；

主干道5秒倒计时结束后跳变到红灯，经行30秒倒计时，支干道跳变到绿灯，进行25秒倒计时；

支干道25秒倒计时结束后跳变到黄灯，进行5秒倒计时，主干道继续亮红灯，进行倒计时；

支干道5秒倒计时结束后，判断支干道是否有车，若有车跳变到S1状态，没有

车跳变到S0状态

四．硬件实验方案及实验结果

将程序进行编译后，就可以把管脚绑定后把程序下载到实验板上进行调试了。

§4.1硬件实验方案

管脚绑定如下所示

TO Location I/O Bank

1 CLK PIN_15

2 3

2 CAR PIN_160 3

3 SEG[0] PIN_175 3

4 SEG[1] PIN_176 3

5 SEG[2] PIN_177 3

6 SEG[3] PIN_178 3

7 SEG[4] PIN_179 3

8 SEG[5] PIN_180 3

9 SEG[6] PIN_1 1

10 SEL[0] PIN_3 1

11 SEL[1] PIN_4 1

12 SEL[2] PIN_5 1

13 LED[0] PIN_170 3

14 LED[1] PIN_173 3

15 LED[2] PIN_174 3

16 LED[3] PIN_165 3

17 LED[4] PIN_166 3

18 LED[5] PIN_167 3

注：

CLK绑定时钟1KHZ

CAR绑定DK4

LED[0]绑定LED6；--支干道红灯

LED[1]绑定LED7；--支干道黄灯

LED[2]绑定LED8；--支干道绿灯

LED[3]绑定LED1；--主干道红灯

LED[4]绑定LED2；--主干道黄灯

LED[5]绑定LED3；--主干道绿灯

SEL[0]绑定LI0；

SEL[1]绑定LI1；

SEL[2]绑定LI2。

SEG[0]绑定G8；

SEG[1]绑定F8；

SEG[2]绑定E8；

SEG[3]绑定D8；

SEG[4]绑定C8；

SEG[5]绑定B8；

SEG[6]绑定A8；

将管脚按上图绑定后就可以下载到实验板上进行调试了

§4.2实验结果

将程序下载到实验板后，CAR置于低电平后，可以看到LED灯的显示情况为主干道亮绿灯，支干道亮红灯，主干道数码管显示45秒，支干道数码管显示50秒。但支干道有车时，把CAR置于高电平，可以看到主、支干道的数码管开始倒计时；主干道倒计时结束后再进行5秒倒计时，并且交通灯变为黄灯；当主干道倒计时结束后，主干道数码管显示30，支干道数码管显示25，主干道变为红灯，支干道变为绿灯，继续进行倒计时；支干道倒计时结束后再经行5秒倒计时，交通灯变为黄灯；支干道倒计时结束后再回到初始状态。

从实验板上可以看出硬件测试下的效果达到了设计的要求，能够实现交通信号灯控制器的基本功能。但是，由于实验板的系统时钟不稳定，导致数码管的扫描有时会出现闪动的现象，在更换了实验板后可以看出，数码管的扫描基本稳定，在视觉上不会出现闪动的情况。或者可以将系统的时钟频率改为2KHZ，更改分频模块后再进行编译下载，这样可以加快数码管扫描的速度，从而达到消除视觉上闪动的现象。

五．收获和体会

短短十天是EDA课程设计很块就结束了，虽然在之前的学习过程中还存在着没有弄懂的问题，但是通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。

在拿到题目后，首先进行了单元模块的设计，将每一个单元模块设计完成后再经行仿真，仿真成功后就可以进行顶层文件的编写了，在顶层文件的编写过程中遇到了一些问题，特别是各模块之间的连接，以及信号的定义，总是有错误。有的时候信号的定义容易出现混淆，在反复的修改过后，顶层文件终于能够编译成功了。

在波形仿真的过程中，同样遇到了困难，有的时候，由于END TIME的时间修改的太大，会出现仿真时间过长的问题，这个时候应该要把END TIME的时间相应的改小，或是修改系统时钟的频率。

在设计的过程中还应该多联系下实际情况，要了解实际情况下交通信号灯的工作情况，才能更好的完成此次的课程设计。在今后的工作和学习中，我们不能

仅仅把目光停留在课本上，要多理论联系实际。有的时候，理论上是正确的东西放到现实中去，可能由于种种因素的制约，并不能达到实际的效果，还需要我们进行相应的修改才能完成要求。这次的课程设计使我巩固了以前学习到的知识，还使我掌握了以前没有掌握的知识，同时锻炼了自己的能力。

六．参考文献

【1】EDA技术与VHDL 清华大学出版社潘松黄继业

【2】数字电路EDA入门------VHDL程序实例集北京邮电大学出版社张亦华

【3】VHDL应用与开发实践科学出版社甘历

【4】CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践人民邮电出版社

【5】FPGA系统设计与实践电子工业出版社黄智伟

附录（程序代码）

时钟分频模块：

LILIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY fp IS

PORT(clk:IN STD_LOGIC;

CLK1S:OUT STD_LOGIC);

END fp;

ARCHITECTURE one OF fp IS

SIGNAL N: STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

BEGIN

PROCESS (clk)

BEGIN

IF clk'EVENT AND clk='1' THEN N<=N+1;

END IF;

END PROCESS;

CLK1S<=N(9);

END one;

交通灯控制及计时模块：

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY kz IS

PORT (CLK1S,car:IN STD_LOGIC;--1S脉冲，支干道车辆检测

TIME1H,TIME1L:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--主干道计时 TIME2H,TIME2L:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--支干道计时 count:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); --系统总计时

led:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0)); --交通灯显示

END kz;

ARCHITECTURE one OF kz IS

TYPE states IS (s0, s1, s2,s3, s4); --状态初始化

SIGNAL current_state,next_state : states;

SIGNAL c:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);

BEGIN

REG:PROCESS(CLK1S,car,current_state,c)

BEGIN

IF car = '0' THEN current_state <= s0 ;

c<="0000000";

ELSE

IF CLK1S'EVENT AND CLK1S = '1' THEN --支干道有车开始计数

c <= c +1;

current_state <= next_state;

END IF;

CASE current_state IS--状态转换

WHEN s0 => LED <= "100001"; --支干道无车不减计时

TIME1H<="0100";TIME1L<="0101";

TIME2H<="0101";TIME2L<="0000";

IF car = '1' THEN next_state <= s1;

ELSE next_state <= s0;

END IF;

WHEN s1 => LED <= "100001"; --主干道绿灯，支干道红灯

IF c="0101100" THEN next_state <= s2;

ELSE next_state <= s1;

END IF;

WHEN s2 => LED <= "010001"; --主干道黄灯，支干道红灯

IF c="0110001" THEN next_state <= s3;

ELSE next_state <= s2;

END IF;

WHEN s3 => LED <= "001100"; --主干道红灯，支干道绿灯

IF c="1001010" THEN next_state <= s4;

ELSE next_state <= s3;

END IF;

WHEN s4 => LED <= "001010"; --主干道红灯，支干道黄灯

IF c="1001111" THEN next_state <= s1;

ELSE next_state <= s4;

END IF;

WHEN OTHERS => LED <= "100001";next_state <= s0;

END CASE;

IF c="0101101" THEN TIME1H<="0000";TIME1L<="0101";--系统时间为45，主

干道黄灯计时5秒

END IF;

IF c="0110010" THEN TIME1H<="0011";TIME1L<="0000";TIME2H<="0010";TIME2L<="0101";--系统时

间为50，支干道计时30秒。支干道计时25秒

END IF;

IF c="1001011" THEN TIME2H<="0000";TIME2L<="0101";--系统时间为75，支

干道黄灯计时5秒

END IF;

IF c="1010000" THEN

TIME1H<="0100";TIME1L<="0101";TIME2H<="0101";TIME2L<="0000";--系统时

间为80，主干道计时45，支干道计时50

END IF;

IF c="1010000" THEN c<="0000000";--系统时间清零

END IF;

END PROCESS REG;

count <= c;

END one;

扫描显示译码模块：

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

ENTITY xs IS

PORT(clk,CLK1S,car:IN STD_LOGIC;

TIME1H,TIME1L:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --主干道置数

TIME2H,TIME2L:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --支干道置数

count:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); --计数信号

sel:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);--数码管位码

seg:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));--数码管段码

END xs;

ARCHITECTURE one OF xs IS

SIGNAL num:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

SIGNAL numsel:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);

SIGNAL numseg:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);

SIGNAL Q1,Q2,Q3,Q4:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

BEGIN

SM:PROCESS (clk,num,numsel) --扫描

BEGIN

IF clk'EVENT AND clk='1' THEN numsel<=numsel+1;

IF numsel="011" THEN numsel<="000";

END IF;

END PROCESS SM;

WX:PROCESS (numsel,Q1,Q2,Q3,Q4) --位选

BEGIN

CASE numsel IS

WHEN "000" =>num<=Q4;

WHEN "001" =>num<=Q3;

WHEN "010" =>num<=Q2;

WHEN "011" =>num<=Q1;

WHEN OTHERS =>NULL;

END CASE;

END PROCESS WX;

ZS:PROCESS(CLK1S,car,Q1,Q2,Q3,Q4,num,TIME1H,TIME1L,TIME2H,TIME2L)--数码管置数

BEGIN

IF car ='1' THEN

IF CLK1S'EVENT AND CLK1S = '1' THEN

IF Q2>"0000" THEN Q2<=Q2-1;

ELSE

IF Q1>"0000" THEN Q1<=Q1-1;Q2<="1001"; --减计时 END IF;

END IF;

IF Q4>"0000" THEN Q4<=Q4-1;

ELSE

IF Q3>"0000" THEN Q3<=Q3-1;Q4<="1001"; END IF;

END IF;

IF Q1="0000" AND Q2="0000" THEN

Q1<=TIME1H;Q2<=TIME1L;

END IF;

IF Q3="0000" AND Q4="0000" THEN

Q3<=TIME2H;Q4<=TIME2L;

END IF;

ELSE Q1<=TIME1H;Q2<=TIME1L; --支路无车辆不减计时 Q3<=TIME2H;Q4<=TIME2L;

END IF;

END PROCESS ZS;

YM:PROCESS (num,numseg)

BEGIN

CASE num IS

WHEN "0000"=>numseg<="1111110";

WHEN "0001"=>numseg<="0110000";

WHEN "0010"=>numseg<="1101101";

WHEN "0011"=>numseg<="1111001";

WHEN "0100"=>numseg<="0110011";

WHEN "0101"=>numseg<="1011011";

WHEN "0110"=>numseg<="1011111";

WHEN "0111"=>numseg<="1110000";

WHEN "1000"=>numseg<="1111111";

WHEN "1001"=>numseg<="1111011";

WHEN OTHERS=>NULL;

END CASE;

END PROCESS YM;

sel<=numsel;

seg<=numseg;

END one;

顶层文件：

LIBRARY IEEE;

单片机控制交通灯系统设计

摘要本系统由单片机系统、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。本设计是单片机控制的交通灯控制系统。单片机即单片微型计算机。由RAM，ROM，CPU构成，其集定时、计数和多种接口与一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛的应用于只能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各类单片机中最为典型和富有代表性的一种。关键字：单片机;交通灯;AT89S52;Proteus仿真

ABSTRACT This system by single chip microcomputer system, keyboard, LED display, traffic lights of the demo system. System including sidewalks, turn left, turn right, and the basic function of traffic lights. System in addition to the basic function of traffic lights, also has a countdown, time setting, emergency treatment, light time of period of time to adjust light and manual control based on the specific situation, and other functions. This design is a single-chip microcomputer control of traffic lights control system. SCM the single chip microcomputer. Formed by RAM, ROM and CPU, timing, count and various interface and the integration of the micro controller. It has small volume, low cost, strong function, widely used in industry and industrial automation. And 51 series microcontroller is the most typical and representative in all kinds of single chip microcomputer. Key words: Single chip microcomputer;Traffic lights;AT89S52;Proteus simulation

数字电路交通灯控制器

西安邮电学院数字电路课程设计报告书 ——交通灯控制器系部名称：电信系学生姓名：王放<05）专业名称：光信息科学与技术班级：0702班实习时间：2009年12月19日至2009年12月26 日一、课程设计题目十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥是城市交通管理自动化的重要课题。为了更好的了解并熟悉这方面的基本知识和原理，本次课程设计利用数字电路的基本设计方法，设计一个简单的交通灯自动控制系统。进一步了解如何将数字电路设计应用到自动控制系统当中去，从而提高解决实际问题的能力，为以后的进一步学习打下良好的基础。二、设计任务和要求 1.设计一个十字路口的交通信号灯控制电路，要求有一条主干道和一条支干道组成的两条交叉道路上的车辆交替通行，在每条道路的入口处设置红、黄、绿三色信号灯，红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。 2.主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。要求主干道每次放行时间为30秒，支干道每次放行时间为20秒。 3.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要求先黄灯亮5秒作为过渡状态，以便让后来车辆准备停车。 4.设计30秒、20秒、5秒计时的译码显示电路，要求每秒钟改变一次显示数字，最好用倒计时电路实现数字显示。

三、总体方案的选择 <一）交通灯控制电路分为： 1. 时脉产生电路：产生稳定的“秒”脉冲

数字电路课程设计交通灯

数字逻辑电路设计课程设计报告系（部）：三系专业：通信工程班级： 2011级<1>班姓名：陈学号： 201103061 成绩：指导老师：李海霞开课时间： 2012-2013 学年二学期

一、设计题目交通信号灯控制器二、主要内容 1、分析设计题目的具体要求 2、完成课题所要求的各个子功能的实现 3、用multisim软件完成题目的整体设计三、具体要求（一）、交通灯信号控制器仿真设计设计要求（1）设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为35s。时间可设置修改。（2）在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5s，才能变换运行车道。（3）黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。（4）东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示。（5）假定+5V电源给定。四、进度安排第一天：介绍所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。第二天：消化课题，掌握设计要求，明确设计系统的全部功能，图书馆查阅资料。第三天：确定总体设计方案，画出系统的原理框图。第四天：绘制单元电路并对单元电路进行仿真。第五天：分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。第六天：完成整体设计并仿真验证。第七天：对课程设计进行现场运行检查并提问，给出实践操作成绩。第八天：完成实践报告的撰写

五、成绩评定课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由四部分组成： 1、理论设计方案，演示所设计成果，总成绩40％； 2、设计报告，占总成绩30％； 3、回答教师所提出的问题，占总成绩20％； 4、考勤情况，占总成绩10％；无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。迟到20分钟按旷课处理。

微机原理课程设计报告交通灯

WORD格式微机原理课程设计设计题目交通灯的设计实验课程名称微机原理姓名王培培学号080309069 专业09自动化班级2 指导教师张朝龙开课学期2011至2012学年上学期

一、实验设计方案实验名称：交通灯的设计实验时间：2011/12/23 小组合作：是□否?小组成员：无 1、实验目的：分析实际的十字路口交通灯的亮灭过程，用实验箱上的8255实现交通灯的控制。（红，黄，绿三色灯） 2、实验设备及材料：微机原理和接口技术实验室的实验箱和电脑设备等。 3、理论依据：此设计是通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。如硬件连接图所示（在后），红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255 的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接1，2，3，4（南东北西）路口的红灯，B，C口类推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D0~D7，AD8~AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。8253的三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK，2 OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30s定时到。OUT2产生 1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。8255三个口全部工作在方式0既基本输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。

4、实验方法步骤及注意事项： ○1设计思路红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1 控制。设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H，通道1为04A2H，通道2 为04A4H，命令控制口为04A6H。黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波，8255控制或门打开的时间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式3即方波发生器方式，理论设计输出周期为0.01s的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1s，因此通道0的计数初值为10000=2710H。由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，计数初值3000=BB8H 既30s，计数到则输出一个高电平到8255的PA7口，8255将A口数据输入到8086，8086检测到高电平既完成30s定时。通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086 共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。 ○ 2硬件原理及电路图由于8255A与8086CPU是以低八位数据线相连接的，所以应该是8255A的A1、A 0 线分别与 8086CPU的A2、A线相连，而将8086的 1 A 0 线作为选通信号。如果是按8255A内部地址来看，则在图中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+001H)，PC口地址为(CS+002H)，

交通灯控制逻辑电路设计实验报告

《数字设计》课程实验报告实验名称：交通灯控制逻辑电路的设计与仿真实现学员：学号：培养类型：年级：专业：所属学院：指导教员：职称：实验室：实验日期：

交通灯控制逻辑电路的设计与仿真实现一、实验目的： 1. 熟悉Multisim仿真软件的主要功能和使用。 2. 熟悉各种常用的MSI时序逻辑电路的功能和使用。 3. 运用逻辑设计知识，学会设计简单实用的数字系统。二、实验任务及要求： 1.设计一个甲干道和乙干道交叉十字路口的交通灯控制逻辑电路。每个干道各一组指示灯（红、绿、黄）。要求：当甲干道绿灯亮16秒时，乙干道的红灯亮；接着甲干道的黄灯亮5秒，乙干道红灯依然亮；紧接着乙干道的绿灯亮16秒，这时甲干道红灯亮；然后乙干道黄灯亮5秒，甲干道红灯依然亮；最后又是甲干道绿灯亮，乙干道变红灯，依照以上顺序循环，甲乙干道的绿红黄交通指示灯分别亮着。 2.要求：（1）分析交通灯状态变换，画出基于格雷码顺序的交通灯控制状态图。（2）设计时序逻辑电路部分，写出完整的设计过程，画出逻辑电路图。在Multisim仿真平台上，搭建设计好的该单元电路，测试验证，将电路调试正确。（3）设计组合逻辑电路部分，写出完整的设计过程，画出逻辑电路图。在Multisim仿真平台上，搭建设计好的该单元电路，测试验证，将电路调试正确。（4）用74LS161计数器构造16秒定时和5秒定时的定时电路，画出连线图。在Multisim仿真平台上，选用74LS161芯片连线，测试验证，将电路调试正确。（5）在Multisim仿真平台上形成整个系统完整的电路，统调测试结果。三、设计思路与基本原理：依据功能要求，交通灯控制系统应主要有定时电路、时序逻辑电路及信号灯转换器组合逻辑电路组成，系统的结构框图如图1所示。其中定时电路控制时序逻辑电路状态的该表时间，时序逻辑电路根据定时电路的驱动信号而改变状态，进而通过组合逻辑电路控制交通灯系统正常运行。在各单元电路的设计顺序上，最先设计基础格雷码顺序的交通灯控制状态图，由此确定时序逻辑电路的设计，并完成该部分电路的调试。接着在设计好时序路逻辑电路的基础上，根据状态输出设计组合逻辑电路，并完成该部分的调试。最后完成定时电路的设计与调试。整合电路，形成整个系统完整的电路，统调测试结果。

交通灯设计报告

设计要求（1）在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯，显示顺序为：其中一个方向是绿灯、黄灯、红灯，另一个方向是红灯、黄灯、绿灯。（2）设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间，其中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为20s、5s、25s。（3）当各条路中任意一条上出现特殊情况，例如有消防车、救护车或其他需要优先放行的车辆时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪烁。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。设计原理及框图交通灯控制系统的原理框图如图1所示，它主要由秒脉冲发生器，时间显示器，倒计时计数器，计数控制器，交通灯控制器，交通显示灯，紧急开关构成。秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源，同时控制着正常工作时黄灯与特殊情况下数码管数字的闪烁，倒计时计数器控制器控制倒计时计数器，倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上。交通控制器控制交通显示灯的亮灭，交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。图一：交通灯控制系统的原理框图

状态1 甲车道黄灯亮乙车道红灯亮 OO O 两方向车道的交通灯的运行状态共有 4种，如图2所示，它们转换到数子状态如下图。 TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为 25秒，当TF=0时，甲车道为红灯，25秒倒计时；当TF=1时，乙车道为红灯，25秒倒计时。 TS:表示倒计时到5秒和20秒。TY=0倒计时20秒，否则，TY=1倒计时5秒一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：（1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。此时TF=O,TS=0绿灯亮足规定的时间隔20s ，倒计时计数器发出状态转换信号使TS=1,使计数控制器使TS=1转到下一工作状态。（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔 5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=1, TS=O,使控制器控制译码器转到下一工作状态。（3）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔 20s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使TS=1,使控制器控制译码器转到下一工作状态。（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0,使计数控制器转到下一工作状态，即系统又转换到第（1）种工作状态。因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争冒险的问题，所以可设计为当计数器为 00时即发生信号灯的转换，当信号灯甲车道绿灯亮乙车道红灯亮 000 以态2 甲车道红灯亮乙车道碌灯亮 2- 图 ? 00 r 状态3 甲车直红*1亮乙车道就侯 TS=O TS=1 TF=0 T 状态0 状态1 状态2 状态3

交通灯实验报告——数字电路

一、用中规模器件设计交通灯控制器一、任务要求 1）通过数字电路的设计，在面包板上模拟交通红绿灯。要求分主干道和支干道，每条道上安装红（主R,支r）绿（主G，支g）黄（主Y，支y）三种颜色的灯，由四种状态自动循环构成（G、r→Y、r→R、g→R、y）; 2）在交通灯处在不同的状态时，设计一计时器以倒计时方式显示计时，并要求不同状态历时分别为：G、r:30秒；R、g:20秒；Y、r,R、y:5秒。二、总体方案三、单元电路设计 1）主控电路在设计要求中要实现四种状态的自动转换，首先要把这四种状态以数字的形态表示出来。因2*2=4,所以可以两位二进制数表示所需状态（00—G、r, 01—Y、r, 10—R、g, 11—R、y）,循环状态：（00—10—11—01—00）数字电路课程中介绍的计数器就是通过有限几个不同状态之间的循环实现不同模值计数，由此可以尝试设计一模值为4的计数器，其输出（代表不同状态）既可以循环转换，而且能够控制其他部分电路。在课程设计中本人利用74LS74（双上升沿D触发器）设计模4计数器作为主控部分电路。主控电路图如下:

红绿灯显示电路接线如下: 4）计时部分电路 a)计时器状态产生模块：设计要求对不同的状态维持的时间不同，而且要以十进制倒计时显示出来。限于实验室器材本人采用两个74LS161完成计时器状态产生模块设计。设计思路：要以十进制输出，而又有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。显然，计数器能够完成计时功能，我们可以用74LS161设计，并把它的时钟cp接秒脉冲。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161 输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48，而在显示是最好以人们习惯的数字0---9显示计时，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，本人以0000，0001，0010-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。例如：有效状态1011—1100—1101—1110—1111 取反0100—0011—0010—0001—0000即4------3------2-------1------0实现模5的倒计时。在将74LS161改装成其他模值时既可以采用同步清零法，也可采用异步置数法，但 0000不可能为有效状态，所以采用异步置数法完成不同模值转化的实现。首先对控制个位输出的74LS161设计：按要求对系统的状态不同，即红绿灯的状态不同，个位的进制也就要求不同。本人利用系统的状态量Q 2、Q 1 控制74LS161的置数端D 3 D 2 D 1 D 。当系统处在G、r或R、g状态时，个位的进制是十（模10），即逢十进一，当系统处在Y、r或R、y状态时，个位的进制是五（模5），即逢五进一，模10时，有效状态为0110-----1111，置D 3D 2 D 1 D 为0110，模5

数电课程设计交通灯

数字电路课程设计报告书系部名称：电子工程学院学生姓名：专业名称：微电子班级：实习时间：题目：交通灯控制器

一实验目的 1.综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。了解各种元器件的原理及其应用，锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。 2.深入了解交通灯的工作原理。二实验要求 1）在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯，显示顺序为其中一个方向是绿灯，黄灯，红灯，另一方面是红灯，绿灯，黄灯。 2）设置一组数码管，以计时的方式显示允许通行或禁止通行时间，其中一个方向上绿灯亮的时间为20秒，另一个方向上绿灯亮的时间是30秒，黄灯亮的时间都是5秒。 3）当任何一个方向出现特殊情况，按下手动开关，其中一个方向常通行，倒计时停止，当特殊情况结束后，按下自动控制开关，恢复正常状态。三使用元件器件型号数量器件型号数量 161 2 LED 6 08 2 电阻4.7K 1 04 3 电阻150K 1 00 1 电阻100欧姆 1 48 2 电容4.7uF 1 74 1 电容103 1 555 1 数码管 2 面包板 1 斜口钳 1 四总体方案的设计 1．分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图所示。它主要由控制器、定时器和秒

脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器，数码管和二极管的工作。 2．分析系统的状态变化，列出状态转换表：（1）主干道绿灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上的车辆允许通行，支干道禁止通行。（2）主干道黄灯亮，支干道红灯亮。表示主干道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，支干道禁止通行。（3）主干道红灯亮，支干道绿灯亮。表示主干道禁止通行，支干道上的车辆允许通行。主控部分秒脉冲发生器交通灯倒计时控制部分数码管显示反馈控制

单片机课程设计——交通灯控制系统设计

本科课程设计报告单片机课程设计报告交通灯控制系统设计

摘要本设计是针对交通灯系统的设计，由单片机AT89C51（实物用AT89S52）、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成。单片机是把微型计算机的各功能部件集成在一块芯片中，构成的一个完整的微型计算机。AT89C51单片机是MC-51中的子系列，是一组高性能兼容型单片机，AT89C51是一个低功耗高性能的CMOS 8位单片机，40个引脚，片内含4KB Flash ROM和128B RAM，它是一个全双工的串行通行口，既可以用常规编程，又可以在线编程。本设计中的数码管的选通采用的方法是动态显示，对每一位数码分时轮流通电显示，复位电路采用上电+按钮电平复位，时钟电路采用内部时钟产生方式。对特殊情况的处理采用中断处理方式，在中断处理程序中采用对管脚的状态查询扫描，已采取相应情况的处理。对设计方案进行电路硬件设计，并将已编程的程序载入调试，可以得到理想的实验效果。系统包括人行道、左转、右转、以及基本的交通灯的功能.具体功能是假如 A 道和B道上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。A道放行 25秒，B道放行20秒。一道有车而另一道无车，交通灯控制系统能立即让有车道放行。有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2 开关模拟。绿灯转换为红灯时黄灯亮 1秒钟。系统除基本交通灯功能外,还具有倒计时、时间设置、紧急情况处理、分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制等功能。

目录 1引言.......................................................................................................................................... - 1 - 1.1交通灯的重要作用........................................................................................................... - 1 -1.2该交通灯系统的特点....................................................................................................... - 1 -2系统总体方案及硬件设计 ......................................................................................................... - 2 - 2.1原理框图........................................................................................................................... - 2 -2.2设计功能........................................................................................................................... - 2 - 2.3交通灯控制系统各部分硬件组成................................................................................... - 2 - 2.3.1复位部分.................................................................................................................... - 2 - 2.3.2时钟电路部分............................................................................................................ - 3 - 2.3.3路口指示灯部分........................................................................................................ - 3 - 2.3.4显示部分.................................................................................................................... - 3 -2.4元器件清单....................................................................................................................... - 4 -3软件设计..................................................................................................................................... - 5 - 3.1交通灯控制系统软件流程图及程序分析....................................................................... - 5 - 3.1.1主程序流程图及程序模设计.................................................................................... - 5 - 3.1.2INT0中断服务程序流程图及程序模设计.............................................................. - 6 -3.2路口指示灯部分............................................................................................................... - 7 - 3.3显示部分........................................................................................................................... - 7 - 4. Proteus软件仿真 ..................................................................................................................... - 8 - 5 课程设计体会......................................................................................................................... - 10 -参考文献....................................................................................................................................... - 10 -附1：源程序代码 (13) 附2：系统原理图 (20)

数字电路交通灯设计说明

WuYi University 数电课程设计题目：两路交通灯设计院系：电子工程系专业：电子信息工程班级：电信（2）班学号： 20094082041 学生：周磊指导教师：有机

2011年6月两路交通灯设计摘要本文主要对此次数电开放实验进行总结性报告，罗列了电路的电路原理与流程图、硬件结构设计、焊接与调试。对于出现的问题进行解释说明其一系列后续工作的介绍。 Abstract In this paper, the number of power open to this experiment summary report, a list of the circuit schematic and flow diagram, hardware design, welding and debugging. For the problems to explain a series of follow-up work on its introduction. 1．绪论交通信号灯与我们的生活紧密相连，设计交通灯不仅具有实用性,还加深了本人对数字电路理论知识的理解。通过这次动手实验，死板的课本知识就融入到动手能力中去了。《数字电路》是一门发展迅速，实践性很强的电子技术专业基础课程。由于数字电子技术具有很强的灵活性，我们的日常生活已经越来越离不开它了。用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。由于数字电路技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制系统很容易实现。只要数字集成块在一定围输入，都能得到确定的输出，调试起来也比较容，电路的工作状态会比较稳定。这次的设计就是通过一些基本的数字芯片组合来实现对十字路口交通等的六个不同信号灯的控制，另外还加以倒计时数码管显示。以做到十字路口信号灯的仿真模型，这个电路的设计看似较为复杂，其实就是一些基本的数字电路组成。只要将整个电路的基本方向确定下来，画出电路流程图，在对各项功能进行设计，一步步突破，最后进行整理总结。

单片机课程设计报告 - 十字路口交通灯控制

宁夏大学新华学院课程考核

绪论主要内容：随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。交通灯控制器设计主要功能是用单片机控制LED灯模拟指示。模拟东西南北方向的十字路口交通灯信号控制情况。以89C51单片机为核心芯片，采用中断方式实现控制。本模拟系统由单片机硬/软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了交通路面的控制。

基本要求：利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。要求能用按键设置两个方向的通行时间（绿、红等点亮的时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮的时间）。系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。参考文献： [1] 张毅刚，彭喜元编著.《单片机原理与应用设计》 [2] 郭天祥编著.《新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略》 [3]编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。 [4]硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。

单片机设计方案——交通灯控制系统设计方案

单片机课程设计报告交通灯控制系统设计

简易交通灯控制器的设计报告

一、概述交通灯在人类道路交通发展过程中扮演着非常重要的角色，而我国是一个人口超级大国，汽车工业的发展正在快速增长的阶段，因此限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。智能交通灯系统正是解决这一矛盾的途径之一。对城市交通流进行智能控制，可以使道路畅通，提高交通效率。合理进行交通灯控制可以对交通流进行有效的引导和调度，使交通保持在一个平稳的运行状态，从而避免或缓和交通拥挤状况，大大提高交通运输的运行效率，还可以减少交通事故，增加交通安全，降低污染程度，节省能源消耗，本文就是通过对交叉路口交通灯的智能控制，达到优化路口交通流的目的。二、方案论证设计一个简单的交通灯控制器。实际上就是四个平时状态加上一个紧急状态。我们不妨设： S1：南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，时间15s； S2：南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮，时间3s； S3：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l5s； S4：南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮，时间3s； S5（紧急状态）：如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。图1 主电路状态与指示灯状态转换

S5的紧急状态，我们可以设计一个开关来控制这个状态的开启与关闭。剩余的四个状态我们可以放在一起来综合考虑。因为四个状态是轮换的。首先，用10进制计数器对平时状态下的四种情况进行计数，再用3线——8线译码器对这四种状态进行编码，之后控制四个方向的二极管（代替红绿灯）的亮暗。其次，1Hz脉冲信号我们可以用555时基电路构成的多谐振荡器来实现。555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。再者，用两片十进制可逆计数器来显示黄绿灯亮的秒数。最后，就可以基本实现红绿灯的简单控制。图2 红绿灯控制器的基本流程图三、电路设计 1.脉冲产生电路脉冲是由555时基电路构成的多谐振荡器产生的。选取两个固定电阻，计算出电容，使其频率为1Hz，其电路图如下: