交通燈電路

⑴ 交通燈電路圖

本設計中選用目前應用較廣泛的VHDL硬體電路描述語言，實現對路口交通燈系統的控制器的硬體電路描述，在Altera公司的EDA軟體平台MAX+PLUSⅡ環境下通過了編譯、模擬，並下載到CPLD器件上進行編程製作，實現了交通燈系統的控制過程。 關鍵詞：EDA；VHDL；控制器；CPLD

引言

EDA技術是用於電子產品設計中比較先進的技術，可以代替設計者完成電子系統設計中的大部分工作，而且可以直接從程序中修改錯誤及系統功能而不需要硬體電路的支持，既縮短了研發周期，又大大節約了成本，受到了電子工程師的青睞。

實現路口交通燈系統的控制方法很多，可以用標准邏輯器件、可編程序控制器PLC、單片機等方案來實現。但是這些控制方法的功能修改及調試都需要硬體電路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系統調試的困難。因此，在設計中採用EDA技術，應用目前廣泛應用的VHDL硬體電路描述語言，實現交通燈系統控制器的設計，利用MAXPLUSⅡ集成開發環境進行綜合、模擬，並下載到CPLD可編程邏輯器件中，完成系統的控製作用。

交通燈系統控制器設計要求

路口交通燈控制系統與其他控制系統一樣，劃分為控制器和受控電路兩部分。控制器使整個系統按設定的工作方式交替指揮車輛及行人的通行，並接收受控部分的反饋信號，決定其狀態轉換方向及輸出信號，控制整個系統的工作過程。

按照路口交通運行的實際情況，在本系統中，設定系統的工作情況如下。

路口交通燈控制系統的東西路有交通燈R(紅)、Y(黃)、G(綠)；東西人行安全通道燈：RXR(紅)、RXG(綠)。南北路有交通燈：r1(紅)、y1(黃)、g1(綠)；南北人行安全通道燈：rxr1(紅)、rxg1(綠)，所有燈均為高電平點亮。設置15s的通行時間和5s轉換時間的變模定時電路，由預置輸入整數cnt決定是模15還是模5，輸入邏輯cx是用來決定計數到4時清零還是到14時清零。Clk是外部提供的基準秒脈沖信號。x0、x1、x2、x3是由控制器輸出的表示計數時間的四位二進制數。圖1是該系統控制器的符號框圖。

控制器的程序設計

* 控制器的ASM圖

根據系統設計要求，得到控制器的ASM圖，如圖2所示。在這里，所有輸入信號均為高電平有效。該ASM圖反映了交通燈系統的不同狀態的轉換過程及持續時間。

* 控制器的VHDL程序設計

根據所分析的系統的ASM圖，結合系統的設計要求，用VHDL語言對各個模塊進行編程，最後形成頂層文件，在MAX+PLUSⅡ環境下進行編譯與模擬，檢查所編程序是否運行正確。如果出現錯誤，需要進行修改，直到完全通過為止。需要說明的是，在進行程序編譯時，要先從底層程序開始，所有底層程序都正確後，才能開始頂層程序的編譯。這是因為頂層程序是對底層程序的概括，它是把底層程序各個模塊連接起來，就相當於把每個模塊的功能匯聚到一起，實現整個系統的控制功能，所以底層程序的正確與否，關繫到頂層程序的運行結果。

在控制器的程序設計中，在定義結構體時，有兩種程序設計方法均可以通過編譯及模擬，但在進行時序分析時結果卻不同。

(1)如果這樣定義：

...
ARCHITECTURE con1_arc of con1 IS
SIGNAL current_state:state;
BEGIN
...

在進行程序調試時，均通過了編譯及模擬，但在進行時序分析中，卻出現了不按設定的計數順序工作的結果：14, 13, 2,1, 0...。經過反復修改調試，對程序進行了修改，如(2)所定義的。

(2)

ARCHITECYTURE con1_arc OF con1 IS
SIGNAL current_state:state;
SIGNAL TEMP_STATE:state；
...
TEMP STATE<=current_state;
BEGIN
...

在這種設計方法中，多定義了一個信號變數，從而使得程序能按設定的狀態14，13，12...進行轉換。通過這個實例，可以看出EDA技術作為電子設計工具的功能修改及調試的方便快捷，即不需要硬體電路的支持就可以找到問題所在並進行修改，體現了它的優越性。

硬體電路實現

根據交通燈系統的控制要求，圖3所示為本系統的硬體電路圖。該電路包含了1個CPLD晶元，2個七段LED數碼顯示器，20個分別表示各個方向上的紅、黃、綠燈，以及相應的限流電阻。這個電路與其他控制方法相比，所用器件可以說是比較簡單經濟的。經過實驗，實現了預定的交通燈系統的控制功能。

⑵ 交通燈（紅綠燈）是並聯電路，還是串聯電路

串聯的兩個或多個元件電流經過一個元件必然經過另一個元件當一個元件斷開時，另一個也無法工作了！它們電流相等但是電壓卻不同！而並聯的元件這互不影響一個斷了另一個還可以繼續工作，它們電壓相同電流卻不同！這就是所謂的串聯分壓，並聯分流！
要想區分並聯和串聯，可以用電流流經法來判斷兩個元件是並聯還是串聯。模擬電流的路徑。假設電流從電源的正極出來，如果流經甲元件想要回到負極則必須經過另一個乙元件，而沒有另外的線路可以繞開乙元件獨自回到負極，則他們是串聯！如果可以繞開則為並聯！
也可以用斷路法，切斷一根元件的導線，如果另一個不能工作，也就是說電流不能通過則為串聯，如果電流可以通過另一個元件，使這個元件可以正常工作則巍為並聯！

⑶ 如何用一片CD4011和兩片NE555組成交通燈電路

用CD4011和NE555隻能組成簡易的自動控制的交通燈，見上圖。

該控制器主要由四塊555(IC2～IC5)和一些阻容元件組成的四級單穩態延時電路首尾相連而成。輸入的8V電壓經78M05穩壓後為555提供VDD= 5V的電源電壓。

當剛接通電源時，觸發脈沖經IC1(CD4011)門電路和R1、C1延時，再經C2、R22微分後加到IC2②腳，觸發IC2輸出高電平，進入暫穩態，其暫穩態定時時間長短取決於K1的位置，延時td=1.1RC6，設定時間分別為60秒、45秒、30秒。暫穩態結束時，IC2③腳為低電平，其經C3、R23微分後，下降沿又觸發IC3，形成第二級單穩態延時。如此依次觸發定時，完成綠色燈亮-黃色燈亮(8秒、10秒、12秒)-紅色燈亮(60秒、45秒、30秒)的循環周期。

本電路為控制電路及指揮崗亭內的監控顯示部分。若真正用於交通指揮，則應使控制信號去激勵固態繼電器，然後去驅動發光燈泡工作。

⑷ 紅綠燈的工作原理（具體）

交通信號燈控制系統主要由控制器、定時器、解碼器和秒脈沖信號發生器等部分組成。秒脈沖發生器是該系統中定時器和控制器的標准時鍾信號源。

解碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經驅動電路後驅動信號燈工作，控制器是系統的主要部分，由它控制定時器和解碼器的工作。

(4)交通燈電路擴展閱讀：

紅綠燈定時器：

定時器 定時器由與系統秒脈沖（由時鍾脈沖產生器提供）同步的計數器構成，要求計數器在狀態信號ST作用下。

首先清零，然後在時鍾脈沖上升沿作用下，計數器從零開始進行增1計數，向控制器提供模5的定時信號TY和模25的定時信號TL。

計數器選用集成電路74LS163進行設計較簡便。74LS163是4位二進制同步計數器，它具有同步清零、同步置數的功能。是低電平有效的同步清零輸入端， 是低電平有效才同步並行置數控制端，交通燈的ASM圖數控制端。

CO是進位輸出端，D0～D3是並行數據輸入端，Q0～Q 3是數據輸出端。由兩片74LS163級聯組成的定時器電路。

⑸ 在交通燈設計電路中,74LS160和74LS138起什麼作用

做交通燈用74ls160隻能做加法計時器，而交通燈是倒計時的，要用減法計數器。減法計數器有74LS168，74LS192，這兩個常用。是畫模擬圖嗎？那就隨便用什麼都行。要是做實物，要看你手裡暫時有什麼晶元了。用計數器計數後，還要用解碼器，可用CD4511，74LS48，可驅動共陰數碼管。用74LS247，可驅動共陽數碼管。74LS138(不是74hs138)用不上。用數字電路做交通燈，電路比較復雜，要做實物，有難度。要用單片機做，電路就簡單多了。

⑹ 交通燈工作原理

紅綠燈設有感應控制，在交叉口進口道上設置車輛檢測器，交通信號燈配時方案由計算機或智能化信號控制機計算，可隨檢測器檢測到的車流信息而隨時改變的一種控制方式。

感應控制的基本方式是單個交叉口得感應控制，簡稱單點控制感應控制。單點感應控制隨檢測器設置方式的不同可分為半感應控制和全感應控制。

把交通系統作為一個不確定系統，能夠連續測量其狀態，如車流量、停車次數、延誤時間、排隊長度等，逐漸了解和掌握對象，並利用差值以改變系統的可調參數或產生一個控制。

(6)交通燈電路擴展閱讀：

歷史

19世紀初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結婚，而著綠裝的女人則是未婚者。

後來，英國倫敦議會大廈前經常發生馬車軋人的事故，於是人們受到紅綠裝啟發，1868年12月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了；

由當時英國機械師德·哈特設計、製造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一位手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉換提燈的顏色。

⑺ 如果交通燈電路中,輸出y總是為1,最可能的故障是什麼

很多司機不知道「圓屏」紅燈亮時可以右轉的規則，所以在可以右轉的情況下不敢右轉，導致出現了不必要的排隊。交通信號燈從最早的手牽皮帶到20世紀50年代的電氣控制，從採用計算機控制到現代化的電子定時監控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發展和完善。

今天100唯爾教育小編就結合100唯爾教育《PCB設計與製作》課程及其三維互動教學資源來介紹交通燈電路應該怎麼安裝跟調試以及有什麼注意事項？交通燈電路主要由單片機、按鍵電路、數碼管顯示電路和LED指示燈等功能電路組成。該電路實現的主要功能有計時功能、動態掃描以及狀態的切換等。

視頻封面01:24
交通燈運行電路長這樣
第一步：元器件排列與整形

元器件排列有標準的安裝工藝要求，講究橫平豎直，排列整齊工整。
電阻元件水平放置時，誤差靠右邊；垂直放置時，誤差靠下邊，瓷片電容有字面對准正方向等等。
元器件預加處理要包括引線的校直、表面清潔及搪錫3個步驟，具體元件的可焊性。
元器件的引線整形要根據焊盤插孔和安裝的要求彎折成所需要的形狀，元器件整形有以下要求：
（1）引線成形後，引線彎曲部分不允許出現模印、壓痕和裂紋。

（2）在引線成形過程中，元器件本體不應產生破裂、表面封裝不應損壞或開裂。

（3）引線成形尺寸應符合安裝尺寸要求。

（4）凡是有標記的元器件，在引線成形後，其型號規格、標志符號應向上、向外、方向一致、以便目視識別。

（5）元器件引線彎曲處要有圓弧形，其R不得小於引線直徑的兩倍。

（6）元器件引線彎曲處離元器件封裝根部至少2mm距離。

第二步：元器件安裝與焊接

各元器件按圖紙的指定位置孔距進行插裝、焊接。元件安裝後橫平豎直，電路板底層安裝貼片元件，焊點大小適中，無漏、假、虛、連焊，焊點光滑、圓潤、干凈，無毛刺。焊盤不應脫落，修腳長度適當，一致，美觀，集成電路、二三極體等及導線安裝均應符合工藝要求，元器件安裝牢固，排列整齊，無燙傷和劃傷，整機清潔無污物。
元器件插焊要領
（1）緊貼電路板元件安裝。連接線，貼片電阻和貼片電容必須緊貼電路板安裝。

（2）電阻插裝焊接。卧式電阻應緊貼電路板插裝焊接，立式電阻應在離電路板1～2mm處插裝焊接。先插裝焊接電阻，焊接時，先將電烙鐵在線路上加熱兩秒，送焊錫熔化，發出光澤時焊接溫度最佳，應立即將焊錫絲移開，再將電烙鐵移開。

圖為100唯爾教育電阻插裝焊接

電容插裝焊接。陶瓷電容應在離電路板4-6mm處插裝焊接，電解電容和瓷片電容應在離電路板1～2mm處插裝焊接。

圖為100唯爾教育電容插裝焊接

三極體插裝焊接。三極體應在離電路板4-6mm（並排）處插裝焊接。

圖為100唯爾教育插裝焊接三極體

（5）集成電路插座插裝焊接。集成電路插座應緊貼電路板插裝焊接。

插裝焊接晶元插座

圖為100唯爾教育插裝焊接晶元插座

（6）按鍵、數碼管插裝焊接都應緊貼電路板裝焊接。元件高度及字元方向應符合工藝要求。

​圖為100唯爾教育插裝焊接數碼管

第三步：整機調試

1.電路板檢測

（1）直觀檢查分為目視檢查和手觸檢查。

目視檢查：電路安裝好後，就是從外觀上檢查焊接的質量是否合格，有條件的情況下，建議3-10倍放大鏡進行目檢，一是是否錯焊、漏焊、虛焊。二看有沒有連焊、焊點是否有拉尖現象。三看焊盤有沒有脫落、焊點有沒有裂紋。四看焊點外形濕潤應良好，焊點表面是不是光亮、圓潤。五看焊點周圍是無有殘留的焊劑。六看焊接部位有無熱損傷和機械損傷現象。七看有極性的引腳是否有裝反。

手觸檢查：在外觀檢查中發現有可疑現象時，採用手觸檢查。主要是用手指觸摸元器件有無松動、焊接不牢的現象，用鑷子輕輕撥動焊接部或夾住元器件引線，輕輕拉動觀察有無松動現象。如有問題及時排除故障。檢查完畢後，才可進行電阻法測試。

（2）檢測電源安全性

用萬用表的電阻檔對電源與地、集成晶元等重點部位進行檢查，著重檢查電路有無明顯短路現象。如有明顯短路情況必須深入仔細排查，直到排除故障後放可通電檢查。

（3）電壓測量及故障診斷

在電路檢查與電源安全性檢測無誤後，可以進行通電測量靜態參數，在通電過程中應注意力集中，認真感覺有無異味、異聲異熱等異常現象，如有異常情兄應立即斷電。防止進一步擴大故障，待找到故障原因並正確排除後再通電。如果沒有異味等異常情況，可以用數字萬用表的電壓檔去檢查直流穩壓電源的輸出電壓是否為5V，電源工作正常後，檢測單片機最小系統電路有沒有問題，控制電路是否按要求的指令執行，看LED數碼管是否正常工作。若一切都正常，則電路裝配成功。

（4）用示波器測量動態波形及故障診斷

通過電壓測量判斷電路正常工作後，最好用示波器對單片機控制電路等輸出端波形調試檢測。可以看看單片機最小系統正常工作後的單片機晶振輸出腳的波形。如果測波形的參數值跟電壓測量相吻合，則可以判斷電路好。反之，必須對有問題的地方進行故障檢查。

2.調試說明

（1）設定90秒倒計時交通燈電路顯示。

①當5V電源後，LED燈和數碼管閃爍3下，然後按照程序設定的90秒開始倒計時，此時南北紅燈，東西綠燈。

圖為100唯爾教育交通燈調試

②當倒計時為3秒的時候，南北黃燈亮。

③當到0秒時，南北變綠燈，東西變紅燈

④當倒計時到3秒時，東西的紅燈變黃燈。當倒計時到0秒東西變綠燈，南北變紅燈，又開始另1個循環。

（2）交通燈電路時間設定。交通燈電路時間設定主要涉及到3個按鍵，第一個按鍵表示進入調整時間開與關，第二個按鍵時間加一鍵，第三個按鍵時間減一鍵。

①按下s1鍵盤交通燈電路講入調整時間模式開，這時數碼管顯示數值不動。再按下S2鍵盤，數值加1。

②如果交通燈想時間縮短，則按下S3調整。

③如果時間設定好之後，則再次按下S1鍵，則時間調整模式關閉，則交通燈電路會從設定的時間開始進行倒計時顯示工作。

圖為100唯爾教育交通燈時間縮短

交通燈電路深夜模式。當按下S4按鍵之後，交通燈電路則進入深夜模式。如果再次按下S4，則交通燈電路退出深夜模式

⑻ 簡易交通燈電路的設計（74LS161、74LS138、門電路）

簡易交通燈電路的設計（74LS161、74LS138、門電路）我還可以給!

⑼ 交通燈控制電路設計

主、支幹道上紅、黃、綠信號燈的狀態主要取決於狀態控制器的輸出狀態。它們之間的關系見真值表，對於信號燈的狀態，1表示燈亮，0表示燈滅。
表8-1
信號燈狀態真值表
狀態控制器輸出
主幹道信號燈
支幹道信號燈
q2
q1
r
y
g
r
y
g
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
選擇發光二極體模擬交通燈，由於門電路帶灌電流的能力強，要求門電路輸出低電平時，點亮相應的發光二極體。
根據設計任務的要求，當黃燈亮時，紅燈按1hz的頻率閃爍。從信號燈信號狀態真值表中可以看出，黃燈亮時，q1必為高電平；而紅燈亮信號無關。可利用q1信號去控制一個三態門電路74ls245（或模擬開關），當q1為高水平時（q1非為低電平，控制三態門的en非），將秒脈沖信號引到驅動紅燈的與非門的輸入端，使紅燈在黃燈亮期間閃爍；反之將其隔離，紅燈信號不受黃燈信號的影響。