数电交通灯设计(含电路图30s 15s 3s).pdfVIP

长江大学电子电工实验中心

“交通灯控制与显示电路”综合设计实验

任务与要求：

1.设计一个交通信号灯控制器

2.由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红，绿，黄三

色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间

停在禁行线外。

3.主干道每次放行30秒。支干道每次放行15秒；

4.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮3秒黄灯作为过渡

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法；

2．掌握时序逻辑电路的设计方法；

3．初步具备数字系统的综合设计能力；

4．学会数字电路的软件仿真；

5．掌握数字电路的安装和调试方法。

二、实验说明

1．该综合实验按分步实施方式进行。全部实验分为四部分：第一，方案设计；第二，组合

逻辑电路的设计与实现；第三，时序逻辑电路的设计与实现；第四，采用CPLD/FPGA可编程

器件实现整个实验。

2．该综合设计实验采取课内外结合的方式。第一部分实验要求在课外完成，在数字电子技

术课程的理论教学之初布置综合设计实验的第一部分内容，学生边学习理论课程，边思考，

逐步完成方案设计；第二部分实验主要在实验课内完成，安排在组合逻辑电路理论教学内容

结束后进行；第三部分实验主要在实验课内完成，安排在时序逻辑电路理论教学内容结束后

进行；第四部分实验主要在实验课内完成，安排在CPLD/FPGA可编程器件理论教学内容结束

后进行。

3．该综合设计实验采用理论设计、软件仿真和电路安装与调试三步走，以提高学生的综合

设计与实践动手能力。

三、实验元器件

该综合实验采取两种不同的技术手段实现：

1．常用中、小规模数字电路：集成逻辑门、集成编码器、集成译码器、集成数字选择器、

集成计数器等。

2．CPLD/FPGA可编程器件。

元件清单：

2个74LS74

1个74LS138

3个74LS153

2个74LS192

2个4511

4个TrafficLights

7SEG-BCD7SEG-COM-CATHODE

74LS0474LS0874LS1174LS2174LS3274LS11

4072CLOCKRESSW-SPD-MOM

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“交通灯控制与显示电路”综合设计实验（1）

——方案设计

一、问题描述

设计并实现一十字路口的红、绿、黄三色交通灯控制与显示电路，即每个路口设置一组

红、黄、绿交通灯，按图1所示情况变化，以保证车辆、行人通行安全。

图1正常情况下交通灯状态示意图

二、功能分析

1．基本功能

根据需求描述，系统应具有如下基本功能：

系统工作时，东西方向绿灯亮时，南北方向红灯亮，该信号灯点亮时间可自由设定(设

定范围为00～99s)，同时点亮时间进行倒计时显示；当时间减为00时，东西方向绿灯熄灭，

黄灯同时点亮，并维持数秒，南北方向仍为红灯亮；当倒计时显示减为00时，东西方向红灯

亮，南北方向绿灯亮，点亮时间仍可自由设定；当倒计时显示减为00时，南北方向绿灯熄灭，

黄灯同时点亮，并维持数秒，东西方向仍为红灯亮。当倒计时显示减为00时，系统状态进入

下一个周期，以后周而复始的循环。

2．扩展功能

（1）特殊状态控制功能

特殊状态如紧急车辆随时通行功能受一开关控制，无急车时，信号灯按正常时序控制。

有急车来时，将特殊状态开关按下，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让两个方向的红

灯同时点亮，禁止其它车辆通行，同时计时停止；特殊状态结束后，恢复原来状态继续运行。

（2）信号灯点亮时间预置功能

控制电路在任何时候可根据实际情况修改信号灯点亮时间。

（3）各路口交通灯故障报警功能（选做）

交通灯控制电路发出警报，说明各路口交通灯同时熄灭或点亮的情况不符合预定要求。