课程设计交通灯控制器（精选8篇）
一、课程题目……………………………………………….2
二、设计要求……………………………………………….2
三、系统框图及说明………………………………………..2
四、单元电路设计…………………………………………..4
五、仿真过程与效果分析
………………………………….12
六、体会总结……………………………………………….13
七、参考文献………………………………………………13
《一》课程设计题目：
交通灯控制电路设计
《二》设计要求：
1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行时间为20秒，时间可设置修改。
2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；
3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。
4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。
5、同步设置人行横道红、绿灯指示。
《三》系统框图及说明：
1、分析系统的逻辑功能，画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如图 1-1 所示。它主要由计时电路、主控电路、信号
灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是 555 定时器；计时计数器是
由74LS160 来完成、输出四组驱动信号T0 和T3 经信号灯转换器(4 片7448)来控制信
号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。
（图1-1）
2、信号灯转换器
状态与车道运行状态如下：
S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行
S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行
S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行
S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行, 人行道禁止通行
G1=1：主干道绿灯亮 Y1=1：主干道车道黄灯亮
R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮
G2=1：支干道车道绿灯亮
Y2=1：支干道车道黄灯亮
R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮
四．单元电路设计
1．主控电路：
1).原理：
通过一片 74LS160，选择其 4 个状态、分别为(00 01 10 11)分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支00->(30 秒)01->(5 秒)10->(20 秒)11（5 秒）{循环图}。中间延时通过计时电路来实现。
2).原器件的选择及参数：
若选集成计数器74160，74160 是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4 位二进制加法计数器。表1-1 是它的状态表。
表1-1 74160 的状态表
CLR
LOAD
ENP
ENT
CLK
A B D C
QA QB OC OD
0
X
X
X
X
X X X X
0
0
0
0
0
0
0
POS
X X X X
A
B
C
D
POS
X X X X
Count
X
X
X X X X
QA0 QB0 QC0 QD0
X
X
X X X X
QA0 QB0 QC0 QD0
设状态编码为：S0=0000
S1=0001
S2=0010
S3=0011，则其状态表为：
表1-2
状态编码与信号灯关系表
Qd Qc Qb Qa
G1
Y1
R1
G2
Y2
R2
0 0 0 0
0
0
0
0
0 0 0 1
0
0
0
0
0 0 1 0
0
0
0
0
0 0 1 1
0
0
0
0
态的相应控制来分别实现30 秒、5 秒、25 秒。通过7448（2 片）译码器和数码管的连接 的连接实现几个灯时间的显示。
2).原器件的选择及参数：
若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段
数码管（2个）等。
表1-3 7447 状态表
Inputs
Outputs
No.LT
RBI
D C B A
BI/RBO | a b c d e f g
----|----|-----|-----------|--------|--------------
0 | 1 | 1 | 0 0 0 0 |
| 1 1 1 1 1 1 0
| 1 | X | 0 0 0 1 |
| 0 1 1 0 0 0 0
| 1 | X | 0 0 1 0 |
| 1 1 0 1 1 0 1
| 1 | X | 0 0 1 1 |
| 1 1 1 1 0 0 1
----|----|-----|-----------|--------|--------------
| 1 | X | 0 1 0 0 |
| 0 1 1 0 0 1 1
| 1 | X | 0 1 0 1 |
| 1 0 1 1 0 1 1
| 1 | X | 0 1 1 0 |
| 0 0 1 1 1 1 0
| 1 | X | 0 1 1 1 |
| 1 1 1 0 0 0 0
----|----|-----|-----------|--------|--------------
| 1 | X | 1 0 0 0 |
| 1 1 1 1 1 1 1
| 1 | X | 1 0 0 1 |
| 1 1 1 0 0 1 1
表 1-4 状态编码与时间关系表
开关(s)A
B
C
时间（T）
0
0
0
0
0
0
3）电路接法如下：
3.支干道计时电路
1)原理：
通过 74LS160(2 片)采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来
分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器
和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。
2).原器件的选择及参数：
若选集成计数器 74160（2 片），采用同步整体置数。译码器 7448（2 片）、7
段数码管（2个）等。基本上与主干道计时电路一样。
表 1-5 状态编码与时间关系表
开关(s)A
B
C
时间（T）
0
0
0
0
0
0
计数器选用集成电路74190 进行设计较简便。74190 是十进制同步可逆计数器，它
具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD 的输出数据间接实现清零功能。
表 1-4
74190 的状态表
CTEN D/U CLK LOAD
A B C D
QA QB QC QD
0
X
X
0
X X X X
A
B
C
D
0
POS
X X X X
Count Down
0
0
POS
X X X X
Count Up
X
X
X
X X X X
Qa0 Qb0 Qc0 Qd0
图1-5
现选用两个 74190 芯片级联成一个从 99 倒计到 00 的计数器，其中作为个位数的
74190 芯片的CLK 接秒脉冲发生器（频率 为 1），再把个位数 74190 芯片输出端的QA、QD 用一个与门连起来，再接在十位数 74190 芯片的CLK 端。当个位数减到0时，再减1
就会变成9，0（0000）和9（1001）之间的 QA、QD 同时由 0 变为1，把QA、QD 与
起来接在十位数的CLK 端，此时会给十位数 74190 芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。具体连接方法如图 1-5所示。
信号 LD 由两个芯片的8 个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数
工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD 变为 1，计数器开始倒计时。当倒
计时减到数00 时,LD 又变为 0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。
图 1-6
预置数（即车的通行时间）功能：如图 1-6所示，８个开关分别接十位数 74190 芯
片的D、C、B、A 端和个位数 74190 芯片的D、C、B、A 端。预置数的范围为6～98。
假如把通行时间设为45 秒，就像图１-5的接法，A 接 0，B 接 1，C 接 0，D 接 0，E 接
0，F 接 1，G 接 0，H 接 1。（接电源相当于接 1，悬空相当于接 ０）
图 1-7
向译码器提供模5 的定时信号T5 和模0 的定时信号T0,它表示倒计时减到数“00”
（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T =1，此时T 给译码器一个脉
冲号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。接法 为：把两个74190 计数
器的8 个输出端用一个或非门连起来。T 表示倒计时减到数“05”时。T =1，此时T 给译
码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。接法为：当减到数为“05”
（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA.QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与门连接
起来。具体连接方法如图1-7 所示。
4、黄灯闪烁控制
要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5 秒亮，0.5 秒灭，故用一个频率为2 的脉冲与控制黄
灯的输出信号用一个与门连进来，再接黄灯。
图 1-8
《五》 仿真过程与效果分析
1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4 个时间显示器，10 个交通灯。但由于 4 个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图 1-8 电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1 个时间显示器。
另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接车道的红灯。所以在图1-8 电路中就只接了6 个灯。
2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放在一个名为main 的子电路中。然后再在子电路外面接输入端和输出端。
3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为45 秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；南北方向车道的红灯亮，人行道的绿灯亮。时间显示器从预置的 45 秒，以每秒减 1，减到数 5 时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。减到数 1 时，1 秒后显示器又转换成预置的45 秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为
绿灯；南北方向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红东西方向灯。如此循环下去。
4、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为6~98 秒），效果同3 一样，总开关一打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数 5，车灯进行一次转换，到0 秒时又进行转换，而且时间重
置为预置的数值，如此循环。
《六》体会总结
1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中，我总共想过两个方案，另一个方案弄了两天，结果总是实现不了题目的要求。所以我又花了一天的时间做出这个方案，这个相对另一个方案比较简单，包括电路原理和连接，和芯片上的选择。这个方案总共只用了四个芯片，分别为 2 个74190 计数器，2个 JK触发器。
2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑子里总是想着如何解决这些问题，如何想出更好的连接方法。不过说也奇怪，整天想着这些问题，脑子和身体却一点都不会觉得累。或许是那种渴望得到知识的欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！
3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。《七》
1 系统总体功能描述
根据日常生活中交通繁忙路段十字路口车辆和行人的通行情况，设置本交通灯控制器控制十字路口的各交通灯有按照以下规律转换状态：
1)主道优先通行且通行时间为40S。
2)支道通行时间为25S。
3)主道与支道的车辆交错通行。
4)主道与支道转换的时候，绿灯变红灯时，黄灯先亮5S，而此时另外一个红灯不改变。
2 硬件系统设计
硬件系统的总体设计框图如图1所示。
其中各部分的名称和功能[1]如下：
1)时钟信号发生模块
此模块产生准确的秒脉冲信号，为控制模块提供时钟脉冲、
2)计时模块
记录秒脉冲的个数，达到一定时间时向控制模块发送定时信号，负责提示控制模块控制主道和支道交通灯状态的转换。
3)主控制模块
根据计时模块传送的信息控制主、支道交通灯的状态，并控制显示模块显示倒计时时间。
4)译码驱动模块
对控制模块的状态进行译码，驱动显示模块对交通灯状态的显示。
5)显示状态模块
显示交通灯的状态
6)显示时间模块
显示交通灯保持当前状态的剩余时间。
3 VHDL编程实现
本系统利用CPLD芯片在MAX+PLUS II平台上实现系统设计。VHDL语言使用自上至下的方法将设计内容细化，最终完成系统硬件的整体设计。这种自上而下的设计方法能够首先建立设计的行为描述，并能够在早期阶段对设计的行为描述进行仿真。通过对仿真结果的分析，能够调整、修改设计方案，以保证设计的最优化。
顶层模块包括以下2个部分：交通灯控制模块和数字钟模块[2]。
3.1 交通灯控制模块
交通灯控制模块的输入包括时钟信号clk以及4路传感器模块信号输入口。四路传感器信号分别为M1、M2、B1、B2，来自主干道和支路的传感器根据对车流量进行检测后产生的计数值。该模块内部产生交通灯控制逻辑，所使用的控制策略为：当支路无车时总保持主干道畅通，当支路有车时支路的绿灯时间与支路上的传感器送回的计数值成正比增加，主路同理。以上控制逻辑产生6路输出MR、MY、MG和BR、BY、BG，分别控制主从路的红黄绿灯亮灭以及闪烁。同时以2个8位数据口输出车流量计数值，2个8位口输出倒计时值，以上4路均以BCD码形式输出，方便数码管显示。
3.2 数字中模块
数字钟模块主要分为时、分、秒、日、月、年等子模块。分别对应于60、24、31 (30、29或28)、12进制的计数器。所以计数器以统一时钟clk驱动，clk为周期1s的时钟信号。时钟具有异步清零输入reset端口。setmin、sethour、setday、setmonth以及setyear为手动调节信号输入。这些输入口均连接一个触动开关，每接受到开关按下所产生的一个脉冲则对相应的日期时间位加1。由于在使用硬件按键对时钟模块进行时间设置时会因机械振动或外部干扰而使得控制按键误操作，所以在软件设置时，编写了相应的按键消抖装置，以保证时钟的正常运行。年份信息以16位BCD方式输出，其他均以8位BCD方式输出，方便数码管进行显示[3]。
3.3 仿真与测试
测试初始状态为主次车道车流量计数值均为0，此时依照主干道优先原则，主干道上绿灯常量。在初值基础上逐步增加主次车道上的车流计数，等待计数值随车流量的增加线性增长。当等待倒计时值到0时，红绿灯均灭，黄灯开始闪烁，即MG、MR、BG、BR等输出均为低电平，MY、BY产生3秒钟的方波脉冲。
4 结束语
经测试，此交通灯控制系统能够满足设计所提到的功能。通过CPLD作为交通灯控制器的主控芯片，提高了数字系统设计的灵活性和通用性。
参考文献
[1]沈奇.交通灯控制器的设计及其CPLD实现[J].电子科学, 2009 (11) .
[2]张培, 陈杰, 苏品刚.基于CPLD的智能多功能交通灯设计[J].苏州市职业大学学报, 2009, 20 (3) .
【摘要】本文简要叙述了实践教学在《道路交通管理与控制》课程中的作用和地位，对实践教学的内容的设置进行了探讨。结合本校教学特点，对实践教学过程的设计提出了几点建议。
【关键词】道路交通管理与控制 实践教学 交通仿真 民汉一体化教学
【基金项目】本研究受新疆大学21世纪“高等教育教学改革工程”四期项目（项目号XJU2015JGY70和XJU2015JGZ07）资助。
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0256-01
一、实践教学的作用和地位
国内很多高校给交通工程专业的学生开设了《道路交通管理与控制》课程。作为本科课程时该课程的定位与目标是让学生了解和掌握路口和路段交通管理与控制领域的理论知识、现场实验和仿真实验方法。
《道路交通管理与控制》课程课堂教学过程中， 重点教学内容是人、车、路和交通环境的协调管理和控制有关的理论内容、步骤、方法、手段等。课程教材在选题时考虑结合了各种交通场景及现代控制方法，内容包含大量的基本概念及先进控制技术的应用，学生如果仅仅记住了概念的解释或只了解基础理论的原理和计算步骤， 难以使学生形成对交通系统运作的感性认识 。
本课程实践教学的目的是培养学生在教师的启发和引导下能自主地进行科技文献检索、实地调研、方案设计、方案比选与评价等，能从学科的高度来认识、分析和解决实际交通问题的能力。
二、实践教学的内容
安排实践教学的内容时，需要考虑理论教学与实践教学的有机结合建立促进学生能力培养的教学体系的需要，以加强学生创新能力和工程设计能力培养。教学过程从平面交叉口交通问题的分析开始，到方案的评价结束，具有以下基本内容：
1.交通现状调查与分析：对单点交叉口进行现场调查和分析， 找出工程问题。根据方案设计和仿真软件需要选择采集的数据内容，包括控制方式、交通量、延误等。
2.概略设计：依据分析结果，对交叉口进行优化设计。充分考虑从渠化方案、信号配时方案、交通组织等多个方面改良的可能性，这样体现了问题的系统性。初期制定若干个概略设计方案并进行方案比选，确定详细设计方案。
3.初选及详细设计：从渠化、信号配时及交通组织这三个方面选定若干个优化设计方案在概略设计的基础上进行完善。
4.评价指标选择：指导学生根据研究目标和交通仿真软件的评价模块可输出参数及其特点确定1到2个评价参数及参数的阈值。
5.方案比选和完善：根据仿真输出结果对所设计的各解决方案进行评价比较， 选择出满足评价要求的最适宜方案， 并形成最终方案。
三、实践教学过程的设计
通常，交通工程相关课程的实践教学实施通过以下四种途径进行：
1.到典型交叉口或路段进行现场交通观察，认识交通现象。
2.使学生参与教师的相关课题，投入到生产实际中去提炼问题，解决问题。
3.通过交通工程仿真实验，分析和解决有关交通问题。交通仿真软件利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，对交通仿真软件的掌握已经成为了交通工程专业学生基本的要求。
4.实际工程案例分析。教学组成员充分利用自身参加的工程实践，或邀请对口的工程实践单位的专业技术人员或城市交通管理部门的项目负责人在课堂上精选工程案例进行讲解，结合工程案例中的成败得失开展课程讨论。
以上四种实践性教学的途径不仅拓展了原有的教学内容，而且使课堂的理论教学与课外的实践紧密地结合起来弥补了单纯理论教学的不足。通过参与教师的课题及工程案例分析，学生虽然参与了整个设计过程，由于条件的限制，不能大胆实施各种改善措施，也看不到方案实施后的效果。考虑到我校交通工程专业办学历史短、民汉混合编班、教师承担的课题任务不足、前两种实施方法达不到全覆盖。因此我们在教学过程中采用了开设创新实验和课程设计环节的方法。教师根据课程内容的需要参照实际工程项目设计适合于学生演练的实验内容，使学生学会运用课程中学的理论知识解决实际工程问题。我们在教学过程中充分利用交通仿真软件Vissim，TransCAD等在方案设计和评价中的优势，以具有代表性的交叉口交通组织及城市快速路立交桥控制方案为案例从有效教学理念出发设计了实践教学过程，获得了良好的效果。在实验课分组中根据课程特点采用民汉和组、民族学生单独分组、大、小组长轮流当等管理措施促进了学生的共同进步。整个教学过程中，学生是方案的设计者和实施者， 亲自动手完成仿真过程调动了对理论知识的学习兴趣。对于少数民族学生来说，更多的参与实践过程调动了学习积极性，通过实验学习的过程也克服和弥补了语言理解能力上的不足。
参考文献
[1]毛保华， 杨肇夏， 陈海波. 道路交通仿真技术与系统研究[J]. 北方交通大 学学报.2002.26 （ 5）： 37 - 46
[2]曹静，杨孝宽，赵晓华. 交通仿真技术在交通工程实践教学中的应用[J]. 中国校外教. 2009（S3）： 20-21
[3]陈健，卢国胜.交通工程实践教学环节探析[J]. 西南科技大学《高教研究》[J]. 2010（3）：63-64
[4]黄芳，胡永举.“交通港站与枢纽”模块教学设计与实践[J].中国电力教育.2011（35）：133-134
[5]刘永泉. 试论新疆高校民汉一体化教学改革的冲突与调适[J]. 中国电力教育.2012（19）：28-29
作者简介：
潇湘学院信息与电气工程系
《课程设计报告》
题 目： 硬件描述语言课程设计 专 业： 通信工程 班 级： 二班 姓 名： 学 号：
指导教师： 欧青立
2015 年 12 月 28 日
信息与电气工程学院 课程设计任务书
2015 —2016
学年第 一 学期
专业：
通信工程
班级： 二班
学号： 姓名：
课程设计名称：
微机原理与接口技术
设计题目：
基于PC机与8255的交通灯电路系统设计
完成期限：自 2015年月 14 日至
2015 年月 日共 2 周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 设计依据：
交通灯在我们的日常生活中很常见，现代化城市交通中交通灯已成为城市不可或缺的一部分。基于微处理器的交通灯控制系统成为主要设计方法。采用微处理器结合外围芯片，通过软件编程方式即可实现对交通灯的控制。设计内容及要求：
采用80868088控制器和8位并行接口芯片8255设计实现交通灯控制系统，编写相关软件程序。基本要求：
（1）采用Protel软件或其它软件绘制电路原理图；
（2）初始状态为全红灯，等待5秒，LED显示倒计时，然后东、西方向亮红灯，南、北方向亮绿灯，时间为10秒，LED显示倒计时；转为南、北方向绿灯闪3秒，然后转为黄灯3秒，LED显示倒计时；再转为东、西方向亮绿灯，南、北方向亮红灯，时间为10秒，LED显示倒计时；然后再转为东、西方向绿灯闪3秒再转为黄灯3秒，再次转为东、西方向红灯，南、北方向绿灯，以后按此循环。
提高要求：如果发生突发情况，能通过按键使东西或南北方向长时间红灯。
指导教师（签字）：
批准日期：
****年**月**日
目录
前言....................................................4 第一章 绪论..............................................5
1.1 设计的目的及要求.....................................................5 1.2 设计期望实现的目标...................................................5 1.3 目标的可行性分析.....................................................6 1.4 使用的技术和方法.....................................................6 第二章 内容..............................................7 2.1 设计步骤.....................................................7 2.2 详细设计....................................................7
第三章 硬件设计..................................................7
3.1 8255A工作原理..............................................7 3.2 8088工作原理...............................................9 2.3 设计原理图与PCB...........................................10 第四章 软件设计.................................................11 3.1 程序分析...................................................11 3.1 程序代码...................................................15 第四章 心得体会.................................................16 参考文献.........................................................17
前言
在21世纪这个科技当道的年代，只要你敢想一切皆有可能。微机原理与接口技术作为大学本科通信电子专业的一门必修科目，对我们理解科学，认识科学的意义是深远的。本次课程设计皆在提高我们对微机原理以及相关软硬件的认识，提升理论与实践的结合能力，在本次课程设计中将基于AEDK8688ET微机教学实验系统来实现8259A、8255A芯片的工程应用设计。
本课程设计报告共分四章，在第一章中主要阐述课程设计的 意义与目的，并说明期望的目标。在第二章和第三章中分别就设计的硬件和软件做详细阐述，其中包括关键芯片的功能介绍，软硬件的设计思路与实现。第四章为课程设计的心得体会。
当然目前自己的知识与水平是非常有限的，设计报告中还存在很多的不足与错误，恳请老师与读者批评指正。在车辆日渐增多的今天，人们也越来越关注交通问题，而交通灯在安全行车过程中无疑起着十分重要的作用。现在交通灯一般都设在十字路口，用红、绿、黄三种颜色的指示灯和一个倒计时的显示计时器来控制行车, 对一般情况下的安全行车、车辆分流发挥着作用, 但根据实际行车过程中出现的情况, 主要有如下几个缺点:
1、车道轮流放行时间相对固定, 不能根据实际情况中两个车道的车辆多少来设置改变通行时间；
2、没有考虑紧急车辆通过时, 两车道应采取的措施。譬如, 有消防车通过执行紧急任务时, 两个车道的车都应停止, 让紧急车辆通过。因此如何合理高效地利用交通灯指示交通情况，是一个亟需解决的问题。
交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。红灯停，绿灯行的交通规则。广泛用于十字路口,车站, 码头等公共场所,成为人们出行生活中不可少的必需品,由于计算机技术的成熟与广泛应用,使得交通灯的功能多样化,远远超过老式交通灯, 交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。
要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。绪论
本次专业课程设计作为前阶段学习知识的一个检验，培养了我们的动手能力以及独立思考设计的能力，也是大学培养的一个重要实践步骤。设计初期，我们通过网络，图书馆等资源查找到利用微机原理与接口技术设计制作交通灯的相关信息，对不同的方案进行细致的分析比较。并且按照题意与实际情况进行改进，使之符合要求。然后按照电路图进行接线，最终做出一个简单的交通灯。制作过程中发现的一些问题通过共同的分析研究得到的解决，此次课程设计巩固了前期的理论知识，增强了动手实践能力。
程序主要是由定时子程序、发光二极管显示子程序和中断服务程序组成。包括对8255、8088等可编程器件的编程。
一、课程设计目的以及要求
1、课程设计题目：交通灯
使用8255A和8088模拟十字路口交通灯的闪烁情况
2、基本要求：
1、设计实验电路
2、分析实验原理
3、列出实验接线表
4、采用汇编语言编写实验程序
5、通过实验验证功能的实现
6、编写课程设计说明书。
3、初始条件：
运用所学的微机原理和接口技术知识；
微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。
4、设计目的
掌握8255A方式0的使用与编程方法 PC机及配套的接口电路实验装置 IC芯片：8255A应用
利用并行I/O识别开关（4个），使相应的发光二极管发光。 熟练掌握Altium designer10.0(或protel99)软件对电路原理图 4.1）设计期望实现的目标
因为本实验是模拟交通灯控制实验，所以要先了解实际交通灯的规律。假设一个十字路口为东西南北走向，初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1南北绿灯通车，东西红灯。过一段时间转状态2，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北仍然红灯。最后循环至状态1 5 4.2）目标的可行性分析
通过微机原理与接口课程的学习，在理论上设计目标是可以实现的，结合学校实验教学系统在设计合适的软硬件模块能够实现此课程设计的目标。
双色LED是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，公用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮；红色正端加低电平，绿色正端加高电平时，绿灯亮；两端都加高电平时，黄灯亮。4.43）使用的技术和方法
通过实验教学系统上搭建硬件环境，通过外设计算机提供软件编译环境两者结合起来，由汇编实现编程控制。
二、内容
● 采用8255A设计交通灯控制的接口方案
● 插接电路 ● 编写控制程序
1.设计步骤
（1）方案设计
考虑普通十字路口，交通灯的控制可分东西向和南北向两组，每组可用红、黄、绿三个灯进行交通管理，所以本方案要点是对六个交通灯进行控制。
由于灯光控制只需要开、关两个状态，所以可以采用开关量实施控制。开关量的输出可以采用8255A的端口，由于开关量有6位，所以采用8位端口，又因为灯光控制不需要联络信号，所以按照方式0输出即可。（2）电路插接
本实验利用装置提供的8255A芯片和逻辑电平显示器进行。（3）编程与运行
2.详细设计：
（1）电路原理：本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图所示。硬件电路由定时模块、发光二极管模块、数码管显示模块和紧急中断模块组成。
定时中断子程序是本设计的重点，负责完成数码管输出数据刷新和各个状态的处理切换。中断子程序包括数码管输出数据刷新程序和各状态处理程序。数码管输出数据刷新子程序是实现倒计时25s，用LEDOUT表示输出的数据，cnt用来软件计时1s，就是计数10个100ms。LED输出是要将输出的数据转化为段选码。根据当前的状态跳转到相应的处理程序，在处理程序中完成定时和状态的切换。状态1和3的流程是一样的，先点亮对应的交通灯，再判断定时到了就可以切换了。状态2和4要实现黄灯的闪烁，间隔点亮和熄灭就可以了。状态1和3处理程序的流程图NUM是状态1对应的PC口输出。
外部中断服务子程序主要用来处理紧急情况，将2个方向的车都停止运行，点亮所有红灯。下次中断来时恢复以前的状态。用一个标志位FLAG判断是第一次进入还是恢复状态。
（2）编写汇编程序通过8255A控制四个方向交通灯的状态，具体假设设计状态如下：
1、首先初始状态0为东西南北都关灯。
2、然后经过一段时间后转为状态1东西绿灯通车，南北红灯。
3、过一段时间转为状态2，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，南北路口的仍然亮红灯。
4、再转状态3，南北绿灯通车，东西红灯。
5、过一段时间转状态4，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒，东西仍然红灯。
6、最后返回至状态1继续循环。
说明：（1）实际上黄灯的闪烁由两个状态组成，例如南北红灯同时东西黄灯亮与南北红灯同时东西黄灯灭这两个状态的组成。所以端口一共有七组状态。东西方向：PA0红灯；PA1黄灯；PA3绿灯； 南北方向：PA4红灯；PA5黄灯；PA6绿灯；
三、硬件设计
3.1 8255A的工作原理1、8255A的内部结构:
1)数据总线缓冲器:这是一个双向三态的8位数据缓冲器，它是8255A与微机系统数据总线的接口。输入输出的数据、CPU输出的控制字以及CPU输入的状态信息都是通过这个缓冲器传送的。2)三个端口A，B和C:A端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入锁存器。B端口包含一个8位数据输入/输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器。C端口包含一个8位数据输出锁存器和缓冲器，一个8位数据输入缓冲器(输入没有锁存器)。3)A组和B组控制电路:这是两组根据CPU输出的控制字控制8255工作方式的电路，它们对于CPU而言，共用一个端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU输出的一字节方式控制字或对C口按位复位字命令。方式控制字的高5位决定A组的工作方式，低3位决定B组的工作方式。对C口按位复位命令字可对C口的每一位实现置位或复位。A组控制电路控制A口和C口上半部，B组控制电路控制B口和C口下半部。
4)读写控制逻辑:用来控制把CPU输出的控制字或数据送至相应端口，也由它来控制把状态信息或输入数据通过相应的端口送到CPU。、8255A的 工作方式: 方式0---基本输入输出方式； 方式1---选通输入输出方式；
方式2---双向选通输入输出方式。
3、脚信号
8255A的引脚如有：分为数据线、地址线、读/写控制线、输入/输出端口线和电源线。D7～D0（data bus）：三态、双向数据线，与CPU数据总线连接，用来传送数据。
（chip select）：片选信号线，低电平有效时，芯片被选中。A1, A0（port address）：地址线，用来选择内部端口。（read）：读出信号线，低电平有效时，允许数据读出。（write）：写入信号线，低电平有效时，允许数据写入。
RESET（reset)：复位信号线，高电平有效时，将所有内部寄存器（包括控制寄存器）清0。
PA7～PA0（port A）：A口输入/输出信号线。PB7～PB0（port B）：B口输入/输出信号线。PC7～PC0（port C）：C口输入/输出信号线。VCC：＋5V电源。GND：电源地线。3.2 8088工作原理
1）、任何微处理器（包括8086/8088）的地址总线、数据总线及部分控制总线均采用三态缓冲器式总线电路。所谓三态，是指它们的输出可以有逻辑“1”、逻辑“0”和“浮空”三种状态。当处于浮空状态时，总线电路呈现极高的输出阻抗，如同与外界“隔绝”一样。总线电路的这种三态性，既保证了在任何时候，只允许此刻进行信息交换的设备占用总线，其他设备与总线“完全” 脱离，不会影响正常的信息传递，又为其他快速信息传递方式（如DMA）提供了必要条件。只要申请DMA方式传递，外总线可以完全“脱离”CPU的控制，而与存储器或I/O设备直接进行信息交换。总线的三态性是现在问世的所有微处理器的共性。学习和使用微处理器必须认识到这一特性。对8086来说，还应该认识其CPU引脚的特殊性：此元件是存储器电路中的一部分，它有28个端口，其中A1-A12为输入端是A【0..14】网络中一部分，而D0-D7就是D【0..7】网络中的一部分，另外9 28脚和14脚为电源和接地，在制作QEWE和CS1端口时，在每个字母后面都要加一个斜杠
这个图中8255元件是输入输出电路中的主要元件之一，D0-D7就是D【0..7】网络中的一部分,A0-A1是A[0..14]网络的一部分，其中PA0-PA7，PB0-PB7，PC0-PC7全部是IO输出
四、实验原理图
五、pcb图
六、程序：
PA55 EQU 0210H;8255PA口地址 PC55 EQU 0212H;8255PC口地址 P55CTL EQU 0213H;8255控制口地址;-----------LED灯----------------------PB55 EQU 211H D1 EQU 10H D2 EQU 50H DATA SEGMENT PB DB ? DATA ENDS STACK SEGMENT STACK STA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STA STACK ENDS;-----------开始-----------------
CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE START: PUSH CS POP DS MOV DX,P55CTL;设置8255口为输出口 MOV AL,80H OUT DX,AL;---------LED----------------------MOV DX,204H MOV AL,00H
OUT DX,AL;清LED
MOV DX,PB55;全红 MOV AL,0FH OUT DX,AL MOV BX,7fH CALL DLY 11 CALL DLY CALL DLY CALL DLY CALL DLY;CALL BEGIN;CALL WRITE2;调用数码管过程
BG: MOV AL,96H;南北绿,东西红 OUT DX,AL MOV BX,D2 CALL DJS;计数
MOV DX,P55CTL;设置8255口为输出口 MOV AL,80H OUT DX,AL;---------LED----------------------MOV DX,204H MOV AL,00H
OUT DX,AL;清LED
MOV DX,PB55;全红;JMP XH1 MOV CX,03H JNZ XH1 XH1: MOV AL,9FH;绿灭 OUT DX,AL MOV BX,D1 CALL DLY MOV AL,96H;绿亮 OUT DX,AL MOV BX,D1 CALL DLY LOOP XH1 MOV AL,06H;南北黄 OUT DX,AL MOV BX,D1 12 CALL DLY MOV BX,D1 CALL DLY MOV AL,69H;南北红,东西绿 OUT DX,AL MOV BX,D2 CALL DJS MOV DX,P55CTL;设置8255口为输出口 MOV AL,80H OUT DX,AL;---------LED----------------------MOV DX,204H MOV AL,00H
OUT DX,AL;清LED MOV DX,PB55;全红 MOV CX,03 XH2: MOV AL,6FH OUT DX,AL MOV BX,D1 CALL DLY MOV AL,69H OUT DX,AL MOV BX,D1 CALL DLY LOOP XH2 MOV AL,09H OUT DX,AL MOV BX,D1 CALL DLY MOV BX,D1 CALL DLY JMP BG;倒计时----DJS PROC NEAR PUSH DX 13 PUSH CX PUSH AX PUSH BX BEGIN: MOV AL,0 MOV CH,0 WRITE2: MOV AH,AL LEA BX,LED XLAT MOV CL,8H;分八位写一个LED;-----------164驱动--WRITE1: MOV DX,PA55 OUT DX,AL PUSH AX MOV DX,P55CTL;利用8255PC5口控制DCLK,使DCLK产生一低电平到高电平的跳变
MOV AL,0AH;PC5置“0” OUT DX,AL MOV AL,0BH;PC5置“1”
OUT DX,AL POP AX RCR AL,1 DEC CL CMP CL,0 JNZ WRITE1 CALL DLY MOV AL,AH INC AL INC CH CMP CH,0AH;循环10次 JBE WRITE2;调用数码管过程 POP DX POP CX 14 POP BX POP AX RET DJS ENDP;JMP BEGIN;---------延时1S--------------------DLY PROC NEAR PUSH CX MOV BL, 24 M2: MOV CX,2810H LOOP $ DEC BL JNZ M2 POP CX RET DLY ENDP
;-----------数码管编码----------------------LED: DB 09H,01H,1FH,41H,49H,99H,0DH,25H,9FH,03H;9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CODE ENDS;------------
END START
七、心得体会
此次实习可以说是获益匪浅。通过查阅了很多资料，了解了许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不再仅仅局限于书本中几条简短的程序，而且更重要的是明白写程序的态度：仔细谨慎，精益求精。在程序中添加了黄灯闪烁，更加醒目。另外加入能够实现各路口绿灯显示时间不同，适应在主干道和支线路口中使用。在系统加电调试中，针对一些问题，熟练掌握了根据原理分步测试，将错误之处缩小的最小范围内。
实验的完成需要扎实的基础知识，这次实验不仅是对课程内容掌握程度的一次考验，而且是一次很好的训练机会，训练了我们查找资料的能力。通过此次课程设计的锻炼，自己的动手能力有了很大的提高，查找问题、解决问题的能力也有了相应的进步。在本次的实验过程中，遇到很多困难，毫无头绪的时候，毅力和坚持的勇气很重要，支撑我们走过实验的每一步。在这次课程设计的过程中，我无论是在关于 X86 系列的相关知识或在接口芯片的初始化及应用方面还是在利用所学到知识全面设计系统方面收获都很大。为以后从事软件的设计开发打下了良好的基础树立独立从事研发的信心，同时也培养了我认真的做事态度。通过设计交通灯数字控制系统将软硬充分相结合，学会了很多有用的知识锻炼了软硬相互协调的能力。同时也增强了全面系统考虑问题的能力，以及硬件设计能力。可以说这次课程设计很成功，在自己学习独立思考的情况下找到了分析问题解决问题的方法。这对以后的学习和工作具有重要的指导意义！虽然花了很长时间编写软件程序设计，但这一切还是理论上的。希望学校能提供机会和条件，让我们能够去真正地将理论和实践相结合。通过这次程序，感觉自己所掌握的知识是那么的有限，还有许多需要改进和不足的地方，同时也帮助了我怎样学好这门课程，增加了我对这门学科的兴趣。通过这次实习报告的设计，使我更加清楚以后的发展及学习的方向。最后感谢老师这个学期的指导和帮助！参考文献
——交通灯控制电路
XX大学机自学院自动化系
自动化
专业
姓名:
学号:
指导老师:
2018年X月X日
一、主要用途：
交通信号灯使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。
在十字交叉路口，为保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。
二、设计任务及要求：
设计一个主干道和支干道十字路口的交通灯控制电路，其要求如下：
1.一般情况下，保持主干道畅通，主干道路灯亮、支干道红灯亮，并且主干灯亮的时间不少于60
S；
2.当主干道绿灯亮超过60
S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S；
3.每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。
三、设计思路步骤及仿真调试
设计分析
分析可知，所需的交通灯有以下四个状态：
a.主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，支干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够60秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
b.主干道黄灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
c.主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够30秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
d.主干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯亮够5秒后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
以上a,b,c,d四种状态依次交替循环，达到指挥交通的功能。
分析得出，交通灯系统共由脉冲信号模块，交通灯模块，控制模块，倒计时模块四部分组成，如下图1所示。
主干道
A1
A2
A3
控制
模块
倒计时
模块
脉冲信号模块
发生器
T0
支干道
B1
B2
B3
图1
交通灯控制系统原理框图
整个系统的核心是利用能够进行60进制、30进制以及5进制并切换的减法计数器，在译码器及与非门的配合下实现交通灯信号灯的切换。
1.脉冲信号模块
信号的产生采用555定时器构成的多谐振荡器。取R1=10kΩ，C2=10uF，通过
f=1tpL+tph≈1.43R1+2R2C2=1
设计计算得R2≈66kΩ，此处采用100kΩ滑动变阻器。
设计如下图2所示的多谐振荡器，产生1Hz的方波周期信号。
图2
多谐振荡器
2.交通灯模块
设主干道红灯、黄灯、绿灯分别为A1、A2、A3；支干道红灯，黄灯、绿灯分别为B1、B2、B3，如下图3所示。
图3
交通灯模块
3.控制模块
使用74LS163N十进制计数器构成三进制的加法计数器，同时用与非门控制三个颜色交通灯的亮与灭。
74LS163N的CP信号由倒计时模块高位74LS192N的BO控制。即每当倒计时的高位产生借位信号时通过BO传给74LS163N一个信号使之变灯。
令前述的a,b,c,d四种交通灯状态依次为00,01,10,11，以74163N的QA,QB输出。
主干道红灯、黄灯、绿灯分别为A1、A2、A3；支干道红灯，黄灯、绿灯分别为B1、B2、B3。可得真值表如下。
QB
QA
A1
A2
A3
B1
B2
B3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
由真值表化简可得各信号灯的逻辑表达式：
A1=QB,A2=QBQA,A3=QBQA,B1=QB,B2=QBQA,B3=QBQA
故采用与非门控制连接交通灯和74LS163N如下图4：
图4
74163N和与非门构成的交通灯控制模块
4.倒计时模块
倒计时模块由减法计数器和7段数码管显示器组成。
十字路口的交通灯要有数字显示，且是倒计时，以便人们能够更好的把握好时间。具体的工作方式为：当主干道的绿灯亮时，将显示器置为60s，然后每秒减1，计数方式工作，直至减到数为00，此时变灯并置05s，再执行每秒减1，减到00后变灯并置30s，递减。一次工作循环结束，而进入下一工作循环。
倒计时模块选用两片74LS192级联，通过将低位的借位端BO与高位的减数计数控制端DOWN连接，构成减法计数器。CP由多谐振荡器的输出端接到低位74LS192的减数计数控制端DOWN控制。
预置端LOAD接高电平时计数，接低电平时预置数。因此，工作开始时，LOAD为0，计数器预置数，置数后，LOAD变为1，计数器开始倒计时，当倒计时减到数00时，LOAD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。
这可以借助两片74190的借位端BO来实现，用或门将两个BO连起来，再接在预置数端LOAD上。当倒计时减到数00时，两个BO均产生一低电平信号，通过或门使两片74190的LOAD端置数。
由于四种状态的置数各不相同，设高位74LS192N的置数端依次为DH,CH,BH,AH,低位的置数端依次为DL,CL,BL,AL,由前述的真值表和8位置数端在各状态下的取值，分析可得，DH=0,CH=A3,BH=QA,AH=B3
DL=0,CL=QA,BL=0,AL=QA
故可利用信号灯和74163N输出端的信号结合与非门控制置数端在不同状态下的取值。设计如下图5
图5
减法计数器和7段数码管显示器构成的倒计时模块
三、电路的测试与仿真
状态a：
符合设计要求1：一般情况下，保持主干道畅通，主干道路绿灯亮、支干道红灯亮，并且主干灯亮的时间不少于60
S；
状态b：
符合设计要求3：每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。
状态c：
符合设计要求2：当主干道绿灯亮超过60
S，且支干道有车时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮，但支干道绿灯亮的时间不得超过30S；
状态d：
符合设计要求3：每次主干道或支干道绿灯亮变红灯时，黄灯先亮5S。
综上所述：该交通灯符合设计要求。
四、总结
这次数电设计对我是一个很大的挑战。一开始时我完全没有思路，后来通过在网上查阅了一些文献，理清了设计过程，明白了无论多复杂的功能结构，都要先分析要设计哪些模块，再将各个模块分别设计，最后汇总。
还有在设计时一定要了解清楚芯片各个针脚的功能，否则会遇到很多麻烦。在设计时我用到74LS192芯片，但由于网上资料不够详细，我对于BO端口的功能不是很清楚，导致起初我一直以为只要减法计数器减到0时BO就一直为低电平输出，使我无法设计置位端LOAD。后来我才了解到BO端口是在计数器为0时再减1的瞬间产生一个短暂的负向脉冲，正是利用这个原理才使我的设计得以完成。
同时由于我采用的multisim14版本有些原因不明的bug，也为我的调试带来了许多问题。在我的设计图中，我在倒计数模块的或门输出端接了一个开关，是因为如果去掉这个开关，直接用导线连接，就会导致通电时计数器只从60跳到59就卡住，不再工作。加一个开关也是我调试了好久才发现的解决办法。
课 程 名 称: 道路交通安全 课 程 代 码: 8800220 学院(直属系): 交通与汽车工程学院 年级/专业/班: 学 生 姓 名: 学 号: 任 课 教 师: 开 课 学 院: 交通与汽车工程学院
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我对道路安全的看法
对机动车的看法
一、管理体制问题：在目前看来这是一个无法彻底变革的体制，因为要供养很多人，背后牵扯利益群体太庞大，几乎无法撼动，说再多也无意义。我对现行交管体制唯一的期盼就是，你拿钱可以，麻烦你多干点人事。比如加强执法，少设陷阱，不要动不动就弄一个类似于“禁鸣”或“株连”之类的狗屁政策出台，就谢天谢地了！
二、套牌假牌车：这里面有3种情况，第一种是执法部门公务员自己或家属的私家车挂套牌、假警牌，这种车危害一般，无非就是防个电子眼，真要遇到纠察或事故，一般来说还是不跑的，都能赔，也能摆平一般的交通事故；第二种是城乡结合部的农民买个什么奥拓、QQ、长安之星挂个假牌子搞运输，这种危害比较大，一般出现事故后绝对逃逸，而且被抓后成本小又赔不起，法盲居多；第三种是拉土车和大型货运车挂套牌，危害居首位，是目前交通事故罪魁祸首之一，主要祸乱源头，一出事绝对是命案，很多可能永远无法破案。
三、私家车：很多人把交通问题一股脑地归罪于私家车，这是不正确的！私家车车主非常爱惜自己的汽车、怕罚款、怕路上惹麻烦...往往能够按规矩谨慎驾驶。从统计学的角度讲，私家车为主要原因造成的交通事故比率最小，程度最轻。恰恰相反的是私家车遭遇其他车辆违法伤害的概率却是最多的。国人仇富心理总认为有钱买车的都是“炫富族”，其实人家买车代步跟“炫富”完全是两码事，再说了现代社会买车也不代表就是富人，养车也很辛苦，买个路宝也算有钱？
四、特权车：伴随着民主意识的增强和近几年整理的效果，正规登记的特权车或者大衙门的特权车往往很低调，基本上不犯事，司机也怕给领导添麻烦，你注意观察挂政府牌号的高档轿车在路上都很守法。往往是区县一级狗屁部门的小破车也他娘的挂个政府牌，喷个司检法外衣，就出来混社会了！这种车才是真正的“小鬼闹事”，权不大位不高，还要扎个狼狗势！
五、军车：以前怎样不清楚，但是最近管的越来越严，路上无非就是压线之类的让人生气的小事，很少出伤人的大事故。
六、出租车：驾驶员赚钱养家很辛苦，但这不是违法的理由。你不能说你谋划杀人很辛苦，所以杀人的事实就可以被原谅。好在、好在出租车出事故频率虽高，但伤亡较少。大部分是刮蹭事件，多拉快跑的抢行自然是免不了磕碰，多亏出租车司机把式还行，要不然才麻烦。
七、公交车：有单位统一管理还算正常，停靠站可能野蛮了些，但是开过车的人都知道大陆的道路交通情况。公交车在路上欺负小车，这种事倒是时常有。平心静气了说，人家用大车别你，你就停下来让让，这是最好的办法，别和他们赌气，耽误时间，也没那精力，何苦？你开的又不是装甲车，也弄不过人家，弄不过就要服气，别伤了自己才是最重要的。
八、拉土车：先说拉土车，基本上是没人管了，牌子也不挂、挂了有泥土遮挡、没遮挡了又是假牌，我操！开车的全是十几岁的孩子，大部分并没有经过特种车辆驾驶训练，也没有特种车辆驾驶执照。个个身手不凡，出来玩社会全凭手艺。我日他妈，就属这号车他娘的混蛋！基本上是杀人机器，几乎一半的亡人交通事故，拉土车都是榜上有名的。内地的拉土车可以说几乎全部逃离了公家单位管理范围，自主经营承包，跟孙大圣一样自由自在打游击。我们伟大的城管部队都拿他一点办法也没有，已经失控了。
九、大型货运车：大的物流公司下属的货运车还好一点，制度严，门槛高。就怕搞个体的和小公司的，完全是野路子。日本强制规定货运车上高速尾部必须加装护板，防止小车钻进入。而我国高速上大货车出事故，除了自己侧翻外，很多现场都是小车钻入大货车底部造成小车人员死亡。什么时候能落实这一规定，估计能救一多半的人命。大货车是七档变速，很多货车不愿意踩刹车是因为再从一档加到七档费油不说且过程缓慢。
对非机动车的看法二、一、农用三轮改装摩托、拖拉机、驴马车：不用担心，很少在正规公路上见到，即使见到也是沿着路边慢慢溜，除了你去撞他，他几乎很少主动来撞你。顺便普及一下知识，你在路上见到和马一样大，但长着驴脸驴耳的动物叫骡子，是母马和公驴交配的结果，无生育能力但力气大，往往用于拉货。
二、摩托车：大多数城市已经禁摩，这是好事，为什么好？因为以前骑摩托车的人从此以后可以长寿了。摩托车驾驶员一致认为禁摩是为了保护私家车主的利益，那你错了，禁摩第一个保护的就是你自己的命！其次才是别人的命！野摩托拉客是有的，但已经不是主流，再加上交管部门时不时的打击，所以事故率直线下降。
三、自行车：成年人或老年人骑自行车还是提着劲儿的，比较谨慎小心。原则上讲自行车启动慢速度慢，不会有事。就怕小屁孩不懂事，骑着山地车在机动车道上乱窜，在十字路口闯红灯或突然拐弯。人类都知道铁比肉硬，可有些孩子呀，非要认为自己是金刚不坏之身。好在只要不是闯红灯，一般来说也就是骨折，死不了的。
四、电动车：俗称电驴，实际上这是个违反《交通法》的产品，本不应该出现，但是就出现了，还呈泛滥的趋势。速度高、无声、无牌照、肉包铁....设计这玩意的应该判死刑，这不明显的让人送死么。另外科普一下，别以为电驴就无污染，只要是消耗品都有污染，固体蓄电池的污染不亚于尾气污染，也是百年不化的。
关键词：交通信号灯,控制系统,VHDL语言,EDA软件平台
实现路口交通灯系统的控制方法很多, 可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持, 模拟和调试是在硬件电路设计后期才能进行, 一旦考虑不周, 硬件电路存在较大的缺陷, 那么就有可能要重新进行硬件电路的设计, 从而使设计周期增加, 并且浪费大量的人力, 物力。 选用目前应用较广泛的VHDL硬件电路描述语言, 实现对路口交通灯系统控制器的硬件电路描述, 并且在Altera公司的EDA软件平台MAX+PLUSⅡ环境下通过了编译、仿真, 实现了对交通灯系统的智能控制。
一、交通信号灯控制器的要求
对一个交叉十字路口的交通信号控制器进行设置, 要考虑到其适用性和多功能性。其A, B两个方向除了设置红、黄、绿、左拐四盏信号灯指示是否允许通行外, 还要设有时钟, 以倒计时的方式显示每条路允许通行或禁止通行的时间。另外还要对一些特殊状况的处理进行设置。例如, 当有消防车, 警车, 或救护车出现时, 需要优先放行。
二、交通信号灯控制器的功能
本文设计的交通信号灯控制器有如下功能。A, B两个方向各种信号灯的亮、灭时间能非常方便地进行设置和修改, 使控制器既可用于两方向通行时间相同的普通交叉路口, 也可通过参数的设置或修改用于通行时间不同的主辅路口。正常运行时, 交通灯亮灯的状态转换如表1所示。表中ag, ay, al, ar分别为A方向亮绿灯、黄灯、左拐灯、红灯的时间;bg, by, bl, br分别为B方向亮绿灯、黄灯、左拐灯、红灯的时间。显然有:ag+ay+al+ay=br, bg+by+bl+by=ar。亮灯状态由s1→s2→s3→s4→s5→s6→s7→s0→s1不断循环, 黄灯用于亮绿灯和亮左拐灯后进行缓冲, 提示该方向即将禁行。
当A, B两个方向中有一方向出现特殊情况, 例如消防车, 警车执行任务, 或有其它车辆需要优先放行时, 即可中断正常运行, 进入特殊运行状态。此时两条道路上所有车辆都停止通行, 红灯全亮, 时钟停止计时, 显示数字闪烁。当特殊运行状态结束后, 系统恢复中断时的状态, 继续正常运行。
三、交通信号灯控制器的总体设计
对于交叉路口的交通状态, 如图1所示。图中ag, ay, al, ar分别为A方向的绿灯、黄灯、左拐灯、红灯;bg, by, bl, br分别为B方向的绿灯、黄灯、左拐灯、红灯。对控制器的设计如图2所示。控制器的输入信号除时钟信号外, 还有初始化信号INI, 特殊状态信号SPE。输出信号为各交通信号灯的驱动信号以及各信号灯亮灯时间的显示驱动信号。
四、交通信号灯控制器的各个模块设计
依据上述对交通信号灯控制器的功能要求, 本文把交通灯控制器划分为四个模块:分频电路模块、倒计时电路模块、功能控制电路模块和显示控制电路模块, 如图3所示。图中同时也给出了各功能模块间的接口关系。
分频电路用于产生倒计时电路所需的周期为1s的时钟信号CLK, 本文所取输入时钟CLK0的频率为2s, 所以该分频电路的分频系数为2。本文采用J-K触发器实现该分频电路功能。设输入脉冲CLK0信号为01010101…, 则通过电路分频后输出信号应为01100110。电路具体原理为:J-K触发器的J, K端接电源VCC, 即J, K的值永远为1, 触发脉冲接CLK0, 即触发脉冲为01010101…, 输出端Q为分频后的结果CKL。当CLK0=0时, 触发器的状态保持不变, 即Q=0;当CLK0=1时, Qn+1的值为Qn取反, 所以为1;当CLK0再次为0时, 触发器的状态保持不变, 即Qn+1=Qn=1;当CLK0再次为1时, Qn+1的值为Qn取反, 所以为0;如此循环下去, 可得当输入时钟信号CLK0为01010101…时, J-K触发器输出端Q为01100110…, 即输出时钟CLK为01100110…, 从而实现了2分频的功能。
倒计时电路按各种交通信号灯的亮灯时间, 亮灯顺序, 设定A与B两个方向计数器的初值, 随之进行减法计数, 计数脉冲为秒信号CLK;输出交通信号灯亮灯的信号ar0, ag0, ay0, al0, br0, bg0, by0, bl0以及相应于各状态的剩余时间信号atime0与btime0。这一部分是整个电路的核心部分。具体实现通过设置一个状态机, 记忆正常运行时交通灯亮灯的状态与顺序;依据状态机的状态逐次设定对应的计数器的初值;计数器进行减法计数, 计数至1再减为0时则进行状态转换;有限状态机的状态确定输出的交通信号灯的亮灯状态以及相应与各状态的剩余时间。INI为电路的初始化信号, EN为计数器的“计数/保持”控制信号。
状态控制电路的作用是对电路工作状态的切换进行控制。通过它将按键信号“紧急/正常” (SPE) 转变为计时电路和显示电路的控制信号EN, 在“触发 (按下→松开) →再触发 (按下→松开) →再触发 (按下→松开) ”的过程中, 依次所起的作用是“特殊→正常→特殊”。本文中是运用有限状态机对此电路进行的描述。
显示控制电路的作用是对计时电路的输出信号进行选通控制。在EN信号控制下, 当出现特殊情况时, 即中断正常运行, 进入特殊状态, 使红灯全亮, 倒计时时钟停止计时, 并且利用CLK信号, 使显示数字闪烁。特殊运行状态结束后, 则恢复中断时的状态, 继续正常运行。
五、采用VHDL描述的交通灯控制器的设计
对交通灯控制器进行设计, 顶层设计和底层设计都采用VHDL语言进行描述。对底层的分频电路、功能控制电路、倒计时电路、显示控制电路等四个模块的逻辑功能, 以相应的设计实体分别进行描述;进行顶层设计时, 则把它们作为元件加以引用, 进行元件间接口信号的连接。
六、测试与仿真
(一) MAX+PLUSⅡ概述。MAX+PLUSⅡ开发工具是业界公认的最优秀的CPLD开发平台之一, 它是美国AL-TERA公司自行设计的一种EDA软件工具, 其全称为MUL-TIPLE ARRAY MATRIX AND PROGRMMABLE LOGIC USERSYSTEMS。它具有原理图输入和文本输入两种手段, 以及波形与EDIF等格式的文件, 并支持这些文件的任意混合设计。
(二) 用MAX+PLUSⅡ进行测试和仿真。最后仿真结果的波形如图4所示, 由图中可知, 本试验实现了预先设定的功能。
七、结语
EDA技术是用于电子产品设计中比较先进的技术, 可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作, 而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的支持, 既缩短了研发周期, 又大大节约了成本。通过本设计可以看到, 随着EDA技术的发展, 在今后的电子产品的研发中, EDA技术具有更好的开发手段和性价比, 具有广泛的市场应用前景。
参考文献
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系统设计方框图如图1所示。图中红绿灯由3种颜色的发光二极管代替,单片机P1口输出的控制信号,驱动发光二极管亮灭。LED数码管(共阴)由两片具有译码与驱动双重功能的芯片CD4511驱动,CD4511的输入信号为来自P2口的4位BCD码。紧急切换和车辆稀少时可采用查询P0.0、P0.1和P0.2(连接拨动开关)是否为低电平的方法确定。
程序设计思路:使用单片机内部定时器1产生中断,每50ms中断一次。在中断服务程序中,对中断的次数进行计数,50ms 计数20次,就是1s。交通灯的控制信号由P2.7～P2.5和P2.3～P2.1口输出,其中,P2.7低电平对应南、北红灯,P2.6低电平对应南北绿灯,P2.5低电平对应南北黄灯,P2.3低电平对应东西红灯,P2.2低电平对应东西绿灯,P2.1低电平对应东西黄灯。
为了显示亮灯的剩余秒数,进行倒计时显示,程序中安排了十进制转换程序。剩余秒数的BCD码由P1口输出,通过2个CD4511驱动2个LED,实现动态显示。
紧急切换拨动开关1和2分别接在P0.0、P0.1上,为东西、南北两个方向的紧急切换拨动开关,某方向拨动开关按下(接地)时,该方向紧急切换为绿灯,以利于特种车辆通过。可以通过在主程序中查询这两个端口的状态来决定是否进行紧急切换,查询到为低电平时进行紧急切换处理。
拨动开关3用于当车辆稀少时按下,当查询到P0.2为低电平时,设置东西南北两个方向的交通灯均为黄灯闪烁(1s亮,1s灭)。
用单片机内部的定时器T1实现延时,首先对TMOD赋值,确定工作方式:TMOD的高4位是控制定时器/计数器T1的,当GATE=0时,通过“SETB TR1”指令即可启动定时器/计数器工作;C/T=0时,T1被设置为定时工作方式。因此,可得到定时器T1,工作在方式1,作定时器使用,并且用软件启动运行的TMOD赋值为10H。其次预置定时器初值X,将初始值写入TH1、TL1中。设单片机的晶振频率为12MHz。定时器初值得计算公式为:(最大计数值M-初始值X)×机器周期=定时时间。当晶振频率为12MHz时,机器周期则为1μs。在方式1中,定时器T1的最大计数值M为65536,现要求定时50ms,由以上公式可计算出定时器的初始值X。
(65536-X)×1μs=50ms=50000μs
所以,初始值X=65536-50000=15536D=3CB0H,在子程序DELAY_50MS中确定定时器的初值指令为:
MOVTH1,#3CH,MOVTL1,#0B0H
主程序流程如图1-2所示。
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