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1、交通灯控制的逻辑电路设计交通灯控制的逻辑电路设计题目题目 交通灯控制的逻辑电路设计班级班级_09_09 机设（机设（4 4）班）班_学号学号_200910310410200910310410_姓名姓名_江岑江岑_指导指导_ 严君美严君美_时间时间_2011-6-212011-6-21_一概述 伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯：其中红灯亮,表示该
2、条 =1路禁止通行;黄灯亮表示停车;绿灯亮表示允许通行.交通灯控制器的系统框图如下:系统框图(a)二交通灯的组成和原理一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置交通灯.它可以显示车辆通行和等待的时间,以便车辆更有秩序的通过.一个交通灯应包含以下几个基本的部分:1. 秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮的比例为 5:1:6,所以,只要01t23456711NSGNSYNSREWREWGEWY用 4 秒为单位时间,则计数器每四秒输出一个脉冲.这一电路的实现就要用到秒脉冲和分频器.2. 控制器这是交通灯的核心部件.由波形图图（b）可知、计数器每次工作循环为 12 所以可以选用 12 进
3、制计数器.此设计选用中规模 74LS164 八位移位寄存器组成的扭环形 12 进制计数器.其状态表如图(c)所示控制器波形图(b)计数器输出南北方向东西方向t Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWR000000010000111000001000012110000100001311100010000141111001000015111110010001图(c)根据状态表我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式:东西方向:绿: EWG=Q4*Q5;黄: EWY=Q4*Q5;红: EWR=Q5;南北方向:绿: NSG=Q4*Q5;黄: NSY=Q5*Q4;红:
4、NSR=Q5;3.显示部分显示控制部分,实际是一个时控电路.当红灯亮时,使减法计数器开始工作(用对方的红灯信号控制),每来一个秒脉冲,使计数器减 1,直到计数器为”0”而停止.译码显示用 74LS248BCD 码七段译码器,显示器用LC501111 共阴极 LED 显示器,计数器采用可预置加、减法计数器74LS168.611111100111070111110011008001111001100900011100110010000011001100110000010010104. 手动/自动控制,夜间控制部分此部分用选择开关进行.置开关在手动位置,输入单次脉冲,可使交通灯处在某一位置上,开关在
5、自动位置时,则交通信号灯安自动循环工作方式运行.夜间时,将夜间开关接通,黄灯亮.三设计要求(1). 满足如图(d) 顺序工作流程. 南北方向绿灯亮、东西方向红灯亮占 5t 南北方向黄灯亮、东西方向红灯亮占 1t南北方向红灯亮、东西方向绿灯亮占 5t南北方向红灯亮、东西方向黄灯亮占 1t图（d）图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为、东西方向的红、黄、绿灯分别为、它们的工作方式,有些必须是并行的,即南北方向绿灯亮,东西方向红灯亮;南北方向黄灯亮东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。（2） 。 应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯的时间应等于南北方向亮黄
6、、绿灯时间之和，南北方向亮红灯的时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图如图（b）所示图（b）中，假设每个单位时间是 4 秒，则南北、东西方向绿，黄，红灯亮时间分别为 20 秒，4 秒，24 秒，一次循环为 48 秒。其中红灯亮的时间是绿灯，黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀的。（3） 。 十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观的把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减 1 的计数方式工作，直至减到数为0 ，十字路口红，绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。如： 当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向的数字显示为24，并使数显
7、计数器开始减1计数，当减到绿灯灭而黄灯闪耀时，数显的应值应为 4，当减到0时，此时黄灯灭，南北方向的红灯亮；同时使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为 24。（4） 。 可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。 四四设计步骤及方法1. 单次手动及脉冲电路单次手动脉冲（如下图）是由两个与非门组成的 RS 触发器产生的,当安下 K1 时,有一个脉冲输出使 74LS164 移位计数,实现手动控制.K2 在自动位置时,由秒脉冲电路分频后(4 分频)输入给 74LS164,这样,74LS164 为每 4 秒向前移一位(计数 1 次),秒脉冲电路用 555 电路来实现,如下所示: 74LS0074LS
8、00R110KR210KVCCK1单次手动脉冲振荡器是产生时间标准秒信号的电路,在精度要求不高的情况下,在本系统中振荡电路选用 555 定时器构成的多谐振荡器产生（如下图）。CLK3D2SD4CD1Q5Q61/2 74LS74ACLK3D2SD4CD1Q5Q61/2 74LS74ATRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU?555TRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDVDD555R1 10KR2 10KC 47uFC10.01uF0.01ufGND555 电路产生的秒信号与 4 分频电路多谐振荡器的振荡频
9、率可以用下面的式子推出f0=1/T1/0.69(R1+2R2)C如果选用 R1=R2=10,C 选 47f（如图所示）.则可以调节出频率为 1 的时钟信号.然后再通过分频器 4 分频.就得到要求的时钟脉冲。2. 控制器部分它是由 74LS164 组成扭环行计数器,然后经译码后,输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号.其中黄灯要满足闪耀,并在夜间时,黄灯闪亮,但 绿、红灯灭.电路控制图如下:A1 B2Q03 Q14 Q25 Q36 Q410 Q511 Q612 Q713CLK8MR974LS16474LS04NOT74LS04 NOT74LS04 NOT74LS32NOT74LS32 NOT1
10、2374LS08123AND12374LS08AND12374LS08 AND1 2 1312&74LS11A1 2 1312&74LS11A12374LS08A12374LS08AK2CLK3D2SD4CD1Q5Q61/2 74LS74ACLK3D2SD4CD1Q5Q61/2 74LS74A 74LS0074LS00R1 10KR2 10KVCCK174LS08GND10K5v3. 数字显示当南北方向绿灯亮,而东西方向红灯亮时,使南北方向的 74LS168依减计数工作,从 24 开始往下减,当减到0时,南北方向绿灯灭,红灯亮,而东西方向红灯灭,绿灯亮.由于东西方向红灯灭信号（EWR0）,使与
11、门关断，减法计数器工作结束而南北方向红灯亮，使另一方向东西方向减法计数器开始工作。电路图如下A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74
12、LS248abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248LC5011-11LC5011-11LC5011-11LC5011-11A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14A7 B1 C2 D6L
13、T3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14A7 B1 C2 D6LT3 BI/RBO4 RBI5a13 b12 c11 d10 e9 f15 g14abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d ef g8dpdp74LS248LC5011-11LC5011-11LC5011-11LC5011-11
