交通信号灯控制电路的设计方案比较

杜海通 唐一均 龚虹宾 李卓恒

摘要：本次设计就交通灯控制电路的一个使用方案作了详细的分析和设计，它包括定时器电路，秒脉冲发生器电路，译码器电路和计时器电路。起初1KHz方波脉冲由555定时器产生，再由三块74161N相应门电路共同控制交通信号灯4个状态的循环转换;用6块74LS190N单时钟十进制可逆计数器，6块4511BP七段显示译码器与6块七段数码管实现倒计时的设计，3块显示十位，3块显示个位，通过红，绿，黄灯的亮去控制相应的倒计时模块去进行倒计时。最后，通过仿真表明该设计可行。

关键词：交通灯，定时系统，秒脉冲发生器，译码器，计时器

一、前言

随着我国城市化建设的发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入了寻常老百姓的家庭，再加上政府大力发展公交车，出租车，使得道路上的车辆越来越多，许多大城市如北京，上海等均出现了道路交通超负荷运行的情况。所以，如何采用合适的控制方法，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。在这种情况下，道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作用，并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。交通控制器的设计有采用软硬件两种方案。一般来说，采用软件的方案可通过编制程序的方法灵活满足各种用户的要求，不需要改变硬件结构，但成本相对要高一些;而采用数字电路的硬件方案也能较好的满足要求，而且各种实现的方案也很多，但硬件的方案往往随设计参数要做一定的变化，所以灵活性较差。这次设计我采用数字电路的设计方案，以便更好的巩固在校所学的知识，将理论运用于实践。本次设计方案比较新颖，采用8总线收发器和可预制可逆计数器，使参数按设计需要变更更灵活，而且还设置了完整的地倒计时功能设计，因而控制和显示方案具备，具有很好的实用价值。

二、总体方案设计

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，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字，丁字等交叉路口。它由控制电路进行控制，并指导车辆和行人安全有序的通行。交通信号灯控制电路的设计方法很多，可由多种电路来构成，如单片机电路（图1），数字逻辑电路（图2）。在本设计中，采用数字逻辑电路控制系统，与另一种电路相比，该电路具有价格低，设计思路简单，元件少，体积小，性能好，可靠性高的特点。因此，在很多城市的交通信号灯控制系统中，均采用数字逻辑电路。

（一）方案一

图1就是方案一的原理图。单片机是核心元件，包括微处理器，存储器，输入输出口及其他功能部件。它们通过地址总线，数据总线和控制总线连接起来。通过输入输出口线与外部设备及外围芯片相连。硬件电路较为简单，主要用软件来控制，控制方式灵活多样，并可利用中断等方式通过程序方便的实现调时。它的特点是用软件设计代替了硬件设计，提高了系统的可靠性和系统的性比价。但在设计时硬件和软件均要设计，抗干扰性差，不通用，并且需要有借口电路与之配套，价格中等，制造较难，维修亦较难。

（二）方案二

图2就是方案二的原理图。数字逻辑电路控制系统主要由各种逻辑元件构成，包括计数器，触发器以及各种门电路，硬件设计思路非常简单，价格低廉，元件少，体積小，稳定性好，可靠性和性价比都很高。难点在于电路的连线复杂，维护起来比较麻烦。

（三）方案选择

比较了两个方案后，可以发现方案二比方案一更简单适用。数字逻辑电路具有价格低，设计思路简单，元件少，体积小，性能好，可靠性高的特点。虽然方案二维护电路较难，但是方案一也不简单。故，综合考虑，这里选择方案二，数字逻辑电路。电路框图如下所示

参考文献

[1]毕满清，电子技术实验与课程设计。北京：机械工业出版社，2001

[2]阎石主编，数字电子技术基础（第五版）。北京：高等教育出版社，2009