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1、数字电路课程设计交通灯控制电路设计学 院: 信息科学技术学院 班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 刘淑玲 2012 年 4 月 26 日目 录一、设计任务 .1二、设计要求 .1三、设计要点 .1四、设计内容 .1五、主要芯片 .1六、设计方案 .1七、模块说明 .4（1）秒脉冲发生器 .4（2）分频器 .6（3）计数器 .7（4）单次脉冲发生器 .8（5）控制电路 .9（6）译码与显示电路 .10八、仿真结果 .13九、总 结 .13【参考文献】 .13- 1 -一、设计任务设计一个十字路口交通灯控制电路二、设计要求在主干支道的十字路口分别设置三色灯控制器，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通
2、行，黄灯亮要求压线车辆快速穿越。根据车流状况不同，可调整三色灯点亮或关闭时间。（1 ）主干道和支干道绿、黄、红灯亮的时间由设计者自己设定，但必须是 2 位数。（2 ）主、支干道路用倒计时制显示绿灯和红灯时间。在主、支干道各设 1 组红、绿色数码管。当主干道路绿灯亮时，主干道红色数码管灭，绿色数码管亮，并倒计时显示绿灯亮时间，此时支干道红色数码管亮，绿色数码管灭，并倒计时显示红灯亮时间；当主干道路红灯亮时，主干道绿色数码管灭，红色数码管亮，并倒计时显示红灯亮时间，此时支干道绿色数码管亮，红色数码管灭，并倒计时显示绿灯亮时间。三、设计要点（1 ）系统要有对应于绿、红、黄灯亮三种定时信号，并需要设计
3、三种相应的定时显示电路。定时的起始信号由主控电路给出，定时结束信号也应输入到主控电路，并通过主控电路去启、闭三色交通灯及倒计时显示。（2 ）应根据主、支干道的三色交通灯显示时序，画出信号之间的时序图作为依据。根据信号之间的逻辑关系设计主控电路。四、设计内容（1 ）设计电路，并用 Proteus 软件仿真；（2 ）画出实验电路图；（3 ）写设计实践总结报告。五、主要芯片（1 ） 74LS90（2 ） 74LS48（3 ） 74LS192（4 ） 555六、设计方案在一个有主、支干道的十字路口，主、支干道各设置一组红、黄、绿三色的交通灯。红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示允许通行，黄灯亮表示要求压线车
4、辆快速穿越。设主干道的红、黄、绿灯分别为 XR、XY、XG，支干道的红、黄、绿灯分别为 YR、YY、YG 。 。它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即主干道红灯亮，支干道绿灯亮；主干道红灯亮，支干道黄灯亮；主干道绿灯亮，支干道红灯亮；主干道黄灯亮，支干道红灯亮。顺序工作流程图如图 1 所示。- 2 -图 1 顺序工作流程图假设每个单位时间 t 为 10 秒，设主、支干道红、绿、黄灯亮时间分别为 30 秒、20 秒、10 秒，一次循环为 60 秒。其中红灯亮时间为绿灯、黄灯亮时间之和。因此，它们应满足两个方向的工作时序，即主干道亮红灯时间应等于支干道亮黄、绿灯时间之和，支干道亮红灯时间应等于主
5、干道亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图如图2 所示。0 1 2 3 4 5 0 1tXGXYXRYRYGYY图 2 时序工作流程图- 3 -根据时序工作流程图可知，计数器每次工作循环周期为 6 t，所以可选用 6 进制计数器，即 00000101（8421 码） ，画出系统状态表：Q3 Q2 Q1 Q0 XG XY XR YG YY YR0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0 1 1 0 0 0 0 12 0 0 1 0 0 1 0 0 0 13 0 0 1 1 0 0 1 1 0 04 0 1 0 0 0 0 1 1 0 05 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0计 数
6、器 输 出 主 干 道 支 干 道t图 3 系统状态表根据系统状态表，不难列出主干道和支干道的红、黄、绿灯的逻辑表达式：主干道： 绿灯 XG= 3Q2Q1=Q1+Q2黄灯 XY= Q3Q210=2+01红灯 XR= 3(210+21)=210+21支干道： 绿灯 YG=3(210+210)=210+210黄灯 YY= 3210=210红灯 YR= 3210=2+1+2+01由于所有灯对 都要求“与 ”，所以可以不必考虑 。3 3十字路口要有数字显示,作为时间提示, 以方便人们更直观的把握时间。具体为：当主干道红灯亮时，置主干道显示器为 30 秒，然后以每秒减 1 计数方式工作，直至减到数为“0
7、” ，同时支干道绿灯亮，置支干道显示器为 20 秒，然后以每秒减 1 计数方式工作，直至减到数为“0 ”，十字路口红、绿、黄灯交换，一次工作循环结束，而进入下一个方向的工作循环。反之亦然。由于根据车流状况不同，需要随时调整三色灯点亮或关闭时间，这可选用一选择开关SW2 进行。置开关 SW2 在手动位置，输入单次脉冲，可使交通灯处在某一位置上。开关SW2 在自动位置时，则交通灯信号按自动循环工作方式运行。整体交通灯控制电路包括秒脉冲发生器、分频器、计数器、单次脉冲发生器、控制电路和译码与显示电路等六个部分组成。译码与显示电路中计时电路以递减方式计时，每隔- 4 -1 秒，计数器减 1，其中译码与
8、显示电路和控制电路是系统的主要部分。分频器将秒脉冲发生器产生的方波进行十分频后送给计数器，计数器完成 6 t 计时功能，从而使控制电路完成三色交通灯的显示与灭灯功能及译码与显示电路的倒计时功能。交通灯控制器完整电路图如图 4 所示：图 4 交通灯控制器完整电路图七、模块说明（1 ）秒脉冲发生器（T=1 S）秒脉冲是由一个 555 定时器组成的多谐振荡器产生的，当开关 SW2 处在手动位置时，来回按下一次开关 SW1，产生一个周期为 1 秒的矩形方波，输出给分频器十分频和译码与显示电路控制数码管倒计时显示。555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，具有成本低，性能可靠的优点，只需
9、要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入- 5 -端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为 VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。它的各个引脚功能如下：1 脚：外接电源负端 VSS 或接地，一般情况下接地。8 脚：外接电源 VCC，双极型时基电路 VCC 的范围是 4.5 16V，CMOS 型时基电路 VCC的范围为 3 18V。一般用 5V。3 脚：输出端 Vo2 脚：低触发端6 脚：TH 高触发端4 脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时
