一、设计指标
1.1对设计课题进行简要阐述
由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个人口处设置了红、绿、黄三色信号灯。
（1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关代替传感器做检测车辆是否到来的信号，设计制作一个交通灯控制器。
（2）由于主干道车辆较多而枝干道车辆较少，所以主干道处于常允许通行的状态，而支干道有车来才允许通行。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。
（3）当主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45s，支干道每次放行25s。设立45s和25s计时显示电路。
（4）在每次由亮绿灯变成红灯的转换过程中间，要亮25s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外。设置5s计时显示电路。
1.2.1设计目标要求
交通灯控制：
（1）主干道亮绿灯时，则支干道亮红灯，主干道通车，时间为45秒。
（2）主干道亮红灯时，则支干道亮绿灯，支干道通车，时间为25秒。
（3）转换时，绿灯先变为黄灯，5秒后再变为红灯，同时另一方向道路的红灯转换为绿灯。
1.2.2需求分析
（1）实现主干道，支干道显示的灯不同，可以把两干道显示的数码管同时连在同一计数器上，实现45s，25s倒计时。
（2）实现倒计时功能，可以采用减计数器。
（3）实现按秒周期计时，可以用秒发生器。
二、单元电路的设计
2.1单元电路1的设计
555 定时器是一种多用途的模拟、数字混合集成电路 ,在波形的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域等许多领域中得到了应用 。555定时器的驱动能力较强，可以吸收和输出200mA电流。555 定时器功能多样 ,应用广泛 ,只要外部配上几个阻容元器件即可构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器等电路。电路由一个 555 芯片、两个电阻和两个电容组成 ,通过电阻给电容 C充电、放电的过程来产生振荡 ,从而输出矩形脉冲。
时钟脉冲产生电路用一片 555 定时器构成多谐振荡器，其脉冲周期为 T= (2R2 + R1) Cln2
定时器由与系统秒脉冲（由上面时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从0开始进行加1计数，向控制器提供定时信号。
图1 555定时器
2.2单元电路2的设计
2.2.1 74LS192
同步十进制可逆计数器，具有同步预置数端和异步清零端，可以直接级联而无需外接电路，借位和进位两输出端可级联递增计数和递减计数，使用方便。
表1 功能表
基于74LS192实现可倒计时数字钟设计，数字钟范围为23时59分59秒，倒计时范围为59分59 秒，同时该电路还可实现清零、校时、报时等功能。本文重点介绍了秒计数和分计数的实现方式以及在实现过程中产生的问题、原因、解决办法。
(1)74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
◆A、B、C、D为输入端，高电平有效。
◆LOAD为置数端，低电平有效。
◆CLR为清零端，复位端，高电平有效。
◆UP为加计数端，上升沿有效。
◆DOWN为减计数端，上升沿有效。
◆OA、OB、OC、OD为输出端。
◆BO为借位输出。
◆CO为进位输出。
(2)由74LS192构成的25秒与45秒与5秒计数器电路如图所示：
图2 74LS192计数器控制电路
左侧的74LS192芯片为计数器的十位，右侧的 74LS192芯片为计数器的个位，个位和十位计数器的四个输出端接到数码显示管的四个引脚上。位数的74LS192芯片的DOWN端接的是1HZ时钟脉冲，即可倒计时。该芯片低电频有效，所以芯片的UP端和LOAD端接 5V VCC电源。BO为借位端接作为十位数的 74LS192芯片的DOWN端。该计数器是由四位二进制数实现的。25秒计数器十位为2，个位为5，十位转换为二进制数就是0100，个位为1010，所以十位B接高电平，A、C与D接地，个位A、C接高电平，B、C接地。需要倒计时，UP上升沿有效，个位十位UP接高电平。CLR为清零端，高电平有效，但是此计数器不需要清零，所以接地。
45秒计数器与25秒计数器原理相同。45秒计数器十位为4，个位为5，十位转换为二进制数就是0010，个位为1010，所以十位C接高电平，A、B与D接地。个位与25秒计数器一致。
2.3单元电路3的设计
计数电路部分只能实现计数功能，并不能控制红绿灯的闪烁功能，为了实现该功能，该电源电路由1片74ls160和1片74ls138芯片组成，由于题目要求有4种计数状态（45s-5s-25s-5s），由74ls160记录计数电路倒计时完成后的4种状态，使用74LS169十进制计数器构成三进制的加法计数器，同时组合74LS138数据选择器及与非门控制三个颜色交通灯的亮与灭。
图3 仿真图
2.4 感应装置设计
由于传感器开关易受到周围环境的影响，实验结果不适合展示，因此仿真与实物采用六脚开关代替传感器开关，开关打开即模拟支路无车，一直显示红灯，关闭即支路来车，与主干道红绿灯显示相联系，感应电路如下图4。
图4 仿传感器电路
4.1系统电路图
系统仿真电路图展示如下图5。
图5 整机电路图
三、实物展示
实物焊接采取锡焊、飞线、杜邦线连接等三种形式，可更好地提高空间利用率，利用排针加杜邦线连接关键电路，具有较高的容错率，出现错误时纠正方法较为简单，实物展示图如下：
图5 实物展示
工程文件见：交通信号灯设计（红绿灯）-单片机文档类资源-CSDN下载文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-485242.html
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