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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 4 2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 2
2、5s 计时显示电路。4. 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， 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：主干道信号灯主计图
3、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 “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
4、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=0.7(R1+2R2)C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
5、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。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
6、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
7、 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5秒灯灯亮45秒S1 状态S3 状态35 秒S2 状态5 秒图 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Q1Q0
8、ABCEFG00010100010011001010001011100001由真值表写出逻辑函数如下：S0= Q1Q0S1=Q1 Q0S2= Q1QS3=Q QQ0010Q0A=B=(Q1)C=(Q1Q0E=Q0)Q QF=(Q1 QG=( )100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
9、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Z7Z6Z5Z4Z3Z2Z1Z0译码器输高高高高低低低低出位位位位位位位位DCBADCBA3500110101Y0500000101Y13500110101Y2500000101Y3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 Y70XX X X111111
10、11X1X X X11111111100 0 001111111100 0 110111111100 1 011011111100 1 111101111101 0 011110111101 0 111111011101 1 011111101101 1 11111111074LS138有三个附加的控制端 G1、G2A和 G2B。当、时，输出为高电平（ S 1），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 3.6 74LS138D 的功能电路74LS162功能表和引脚如图3.7图 3.7RCO：
