交通信號燈控制電路的設計方案比較

杜海通 唐一均 龔虹賓 李卓恒

摘要：本次設計就交通燈控制電路的一個使用方案作了詳細的分析和設計，它包括定時器電路，秒脈沖發生器電路，譯碼器電路和計時器電路。起初1KHz方波脈沖由555定時器產生，再由三塊74161N相應門電路共同控制交通信號燈4個狀態的循環轉換;用6塊74LS190N單時鐘十進制可逆計數器，6塊4511BP七段顯示譯碼器與6塊七段數碼管實現倒計時的設計，3塊顯示十位，3塊顯示個位，通過紅，綠，黃燈的亮去控制相應的倒計時模塊去進行倒計時。最后，通過仿真表明該設計可行。

關鍵詞：交通燈，定時系統，秒脈沖發生器，譯碼器，計時器

一、前言

隨著我國城市化建設的發展，人民的生活水平日漸提高，越來越多的汽車進入了尋常老百姓的家庭，再加上政府大力發展公交車，出租車，使得道路上的車輛越來越多，許多大城市如北京，上海等均出現了道路交通超負荷運行的情況。所以，如何采用合適的控制方法，越來越成為交通運輸管理和城市規劃部門亟待解決的主要問題。在這種情況下，道路交通信號燈開始發揮了越來越重要的作用，并已成為交管部門管理交通的重要工具之一。交通控制器的設計有采用軟硬件兩種方案。一般來說，采用軟件的方案可通過編制程序的方法靈活滿足各種用戶的要求，不需要改變硬件結構，但成本相對要高一些;而采用數字電路的硬件方案也能較好的滿足要求，而且各種實現的方案也很多，但硬件的方案往往隨設計參數要做一定的變化，所以靈活性較差。這次設計我采用數字電路的設計方案，以便更好的鞏固在校所學的知識，將理論運用于實踐。本次設計方案比較新穎，采用8總線收發器和可預制可逆計數器，使參數按設計需要變更更靈活，而且還設置了完整的地倒計時功能設計，因而控制和顯示方案具備，具有很好的實用價值。

二、總體方案設計

交通信號燈是交通安全產品中的一個類別，是為了加強道路交通管理，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字，丁字等交叉路口。它由控制電路進行控制，并指導車輛和行人安全有序的通行。交通信號燈控制電路的設計方法很多，可由多種電路來構成，如單片機電路（圖1），數字邏輯電路（圖2）。在本設計中，采用數字邏輯電路控制系統，與另一種電路相比，該電路具有價格低，設計思路簡單，元件少，體積小，性能好，可靠性高的特點。因此，在很多城市的交通信號燈控制系統中，均采用數字邏輯電路。

（一）方案一

圖1就是方案一的原理圖。單片機是核心元件，包括微處理器，存儲器，輸入輸出口及其他功能部件。它們通過地址總線，數據總線和控制總線連接起來。通過輸入輸出口線與外部設備及外圍芯片相連。硬件電路較為簡單，主要用軟件來控制，控制方式靈活多樣，并可利用中斷等方式通過程序方便的實現調時。它的特點是用軟件設計代替了硬件設計，提高了系統的可靠性和系統的性比價。但在設計時硬件和軟件均要設計，抗干擾性差，不通用，并且需要有借口電路與之配套，價格中等，制造較難，維修亦較難。

（二）方案二

圖2就是方案二的原理圖。數字邏輯電路控制系統主要由各種邏輯元件構成，包括計數器，觸發器以及各種門電路，硬件設計思路非常簡單，價格低廉，元件少，體積小，穩定性好，可靠性和性價比都很高。難點在于電路的連線復雜，維護起來比較麻煩。

（三）方案選擇

比較了兩個方案后，可以發現方案二比方案一更簡單適用。數字邏輯電路具有價格低，設計思路簡單，元件少，體積小，性能好，可靠性高的特點。雖然方案二維護電路較難，但是方案一也不簡單。故，綜合考慮，這里選擇方案二，數字邏輯電路。電路框圖如下所示

參考文獻

[1]畢滿清，電子技術實驗與課程設計。北京：機械工業出版社，2001

[2]閻石主編，數字電子技術基礎（第五版）。北京：高等教育出版社，2009