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1、交通灯控制电路设计报告目录一 设计任务和要求2二 设计方案的总体思路与选择31.时钟信号发生器电路设计论证42定时器设计论证43.控制器论证44.信号灯的论证4三 电路设计计算与分析51.秒脉冲的设计52.定时器电路的设计63.控制器的设计84.信号灯的设计13四 Multisim简介14五 总结及心得15六 附录 161总原理图162元件清单17七 参考文献18一设计任务和要求1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。2.当主干道允许通行亮绿灯时.支干道亮红灯.而支干道允许亮绿灯时.主干道亮红灯。3.主干道交替允许通行.主干道每次放行25s、支干道25s。设计25s计时显示电路。4.在每次由亮
2、绿灯变成亮红灯的转换过程中间.要亮5s的黄灯作为过渡.以使行驶中德车辆有时间停到禁止线以外.设置5s计时显示电路。二设计的方案的总体思路与选择 根据设计任务与要求,我们可以知道这个交通灯的设计是分主次干道的,但两个方面的时间是相同的,每次放行25s,这就要求我们要有一个计数器,用两片74LS192芯片来构成对应进制的计数器。在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间.要亮5s的黄灯作为过渡.需设计一个5s的倒计时。74LS192的功能表如表2-1：表2-1功能表交通灯控制结构图2.1如下：主干道信号灯支干道信号灯主控制器时钟信号计时器图2.1交通灯控制结构图1.时钟信号发生器电路设计论证产生稳定的
3、秒脉冲信号.确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。即可选择555定时器组成多谢振荡器产生1Hz的脉冲。2定时器设计论证定时器实质上是对秒脉冲的计数。由于交通灯是按倒计时显示的.所以使用倒计时计数芯片。所谓倒计时计数是指进行减计数。这里我们采用功能强大的74LS192n芯片。它是一块可预置数可逆计数芯片。3.控制器论证控制器是交通灯控制电路的核心。通过主控制计数器74LS160控制电路的运作和红绿黄灯三种信号灯的转换.用两条Q1Q0输出取四种状态。采用译码器74LS138译码。减法计数器的十位和个位分别接译码器和静态数码管来显示时间的倒计时。通过电路与静态显示管来循环显示25,5,25,5这四
4、个数。4.信号灯的论证题中已要求采用信号灯.并且使用红、绿、黄三种颜色。为了更逼真我们将在各条通道上使用两组相同灯作为各个方向的交通信号灯.而且从各个方向看去灯的从左到右的顺序为绿、黄、红排列。三 电路设计计算与分析1.秒脉冲的设计采用555定时器构成多谐振荡器产生周期为1s.其频率为1Hz的脉冲。由公式T=0.7C采用滑动变阻器R可调占空比.可取C=10uF,R1=1k,R2=30k.滑动变阻器R=47K.带入公式可得f约等于1Hz。其原理图如下：图3.1可得示波器输出波形图3.2为：图3.22.定时器电路的设计定时器实质上是对秒脉冲的计数。由于交通灯是按倒计时显示的.所以使用倒计时计数芯片
5、。所谓倒计时就是减法计数器。由于显示2位数.我们需要采用两片74LS192级联构成。当减到00时.让芯片置成25.这样第00秒将显示25.而不显示00。我们注意到十位显示只显示0、1、2.数25。从74LS192的时序逻辑图中可以看出.它是在计数脉冲的升沿时进行的相应动作.所以当它置数后要等到下一秒钟的上升沿到来时再进行一次减计数。在multisim选出元件74LS192N.图3.3引出端符号：LOAD:置数端；CLR：异步清零端；UP：加法计数；DOWN:减法计数；BO：借位；CO：进位；A B C D：输入端；QA QB QC QD：输出端；级联两片可得出如图5图3.4定时器电路3.控制器
6、的设计主控制器是主控电路属于时序逻辑电路.状态控制器是系统的核心部分.由它决定交通灯处于哪一个运行状态。从而使相应的交通灯点亮.并决定下一个状态的预置电路该预置的信号灯的预置值。通过74LS160控制主支干道红绿黄灯亮灭的四种状态：主干道绿灯亮和支干道红灯亮.主干道通行.启动25s定时器.状态为S0；主干道黄灯亮和支干道红灯亮.主干道停车.启动5s定时器.状态为S1；主干道红灯亮和支干道绿灯亮.支干道通行.启动25s定时器.状态为S2；主干道红灯亮和支干道黄灯亮.支干道停车.启动5s定时器.状态为S3。令灯亮为1.灯灭为0.主干道红绿黄等分别为A、B、C.支干道红绿黄等分别为E、F、G.主支方
7、向干道交通信号灯的工作是同时进行的。前25秒主干道绿灯亮支干道红灯亮.之后5秒南主干道黄灯亮.支干道红灯亮.之后25秒主干道红灯亮。支干道绿灯亮.接着5秒主干道红灯亮.支干道黄灯亮.一次循环为60秒。状态流程图如下： S0状态灯灯亮 45秒 5秒 S1状态 S3状态 5秒 35秒 S2状态图3.5则信号灯译码电路真值表3-1如下表3-1 支干道、主干道信号灯译码电路真值输入输出Q1Q0ABCEFG00010100010011001010001011100001由真值表写出逻辑函数如下：S0= Q1 Q0 S1=Q1 Q0S2= Q1Q0 S3= Q1Q0A=Q0 B= C= E=Q0F= G=
8、根据逻辑函数式连接电路图分析说明：74LS162代替74LS160.用反馈信号接成四进制计数器.CLK接状态转换控制信号。使用74LS138 预置数.当交通灯控制系统开始工作时.该部分电路将实现各种状态的转换功能。由于Multisim的问题.本来预置数为25,5,25,5.现在根据原理.预置数要改为35,5,35,5,将数码管显示主干道绿灯和支干道红灯的预值25秒.预置：0011.0101；当其减到0时.计数器产生借位.此时干道绿灯和支干道红灯同时灭。然后将南主干道黄灯和支干道红灯的预值5秒.预置0000,0101；重复上述转换功能.实现倒计时计数。预置数如表3-2：预置数Z7高位DZ6高位C
9、Z5高位BZ4高位AZ3低位DZ2低位CZ1低位BZ0低位A译码器输出 3500110101 Y0 500000101 Y13500110101 Y2500000101 Y3附：74LS138译码器功能表和引脚如表3-3输入输出G1G2A+G2BC B AY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70X11111111X100000000X X XX X X0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1
10、1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 074LS138有三个附加的控制端G1、G2A和G2B。当、时.输出为高电平S1.译码器处于工作状态。否则.译码器被禁止.所有的输出端被封锁在高电平.如表所示。这三个控制端也叫做片选输入端.利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图电路中如果把作为数据输入端同时.而将作为地址输入端.那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当101时.门的输入端除了接
11、至输出端的一个以外全是高电平.因此的数据以反码的形式从输出.而不会被送到其他任何一个输出端。A B C为地址输入端.Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7为输出端。图3.674LS138D 的功能电路74LS162功能表和引脚如图3.7图3.7RCO：进位输出端CLK：时钟输入端上升沿有效；CLR：异步清除输入端低电平有效；LOAD：同步并行置入控制端低电平有效；A B C D：输入端；QA QB QC QD：输出端。74LS138和74LS162实现的主控制图如图3.8图3.84.信号灯的设计该信号图如图3.9图3.9四.Multisim简介Mutltisim是一种仿真软件.进入其软
12、件系统.如同拥有一个虚拟电子实验室.里面有许多元件库。界面由多个区域构成：菜单栏.各种工具栏.电路输入窗口.状态条.列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑.并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。其菜单栏位于界面的上方.通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作Multisim 提供了多种工具栏.并以层次化的模式加以管理.用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭.再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏.用户可以方便直接地使用软件的各项功能。其中元件工具栏由两部分组成.即虚拟元件工具栏和
13、实际工具栏。Multisim为用户提供了丰富的元器件.并以开放的形式管理元器件.使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim以库的形式管理元器件.通过菜单Tools/ Database Management打开Database Management数据库管理窗口如下图所示.对元器件库进行管理。在Database Management窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：Multisim Master和User。其中Multisim Master库中存放的是软件为用户提供的元器件.User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。Multisim对
