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1、一 设计要求(1) 在十字路口的两个方向上各设一组红灯、绿灯、黄灯,显示顺序为：其 中一个方向是绿灯、黄灯、红灯，另一个方向是红灯、黄灯、绿灯。(2) 设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行的时间 ,其 中绿灯、黄灯、红灯的持续时间分别为 20s、5s、25s。(3) 当各条路中任意一条上出现特殊情况，例如有消防车、救护车或其他 需要优先放行的车辆时，各方向上均是红灯亮，倒计时停止，且显示数字在闪 烁。当特殊运行状态结束后,控制器恢复原来状态，继续正常运行.二 设计原理及框图交通灯控制系统的原理框图如图 1 所示，它主要由秒脉冲发生器，时间显示 器，倒计时计数器，计数控制器，交通
2、灯控制器，交通显示灯，紧急开关构成. 秒脉冲发生器是该系统中定时器的标准时钟信号源，同时控制着正常工作时黄 灯与特殊情况下数码管数字的闪烁，倒计时计数器控制器控制倒计时计数器， 倒计时计数器输出的数字经过时间显示器显示在数码管上.交通控制器控制交通 显示灯的亮灭，交通控制灯的输入信号由紧急开关和倒计时计数器共同提供。图一：交通灯控制系统的原理框图吠志0甲车道飙亮乙车道红灯亮ooe妆态1甲车道黄灯亮乙车道红灯亮000吠态2甲车道知CT亮乙车道绿灯亮 00状态3甲车道纟说亮乙车道黄幻亮 00两方向车道的交通灯的运行状态共有4种，如图2所示,它们转换到数字状态 如下图。TS=OTF=0 状态0TS=
3、1状态1状态2状态3TF:表示甲车道或乙车道红灯亮的时间间隔为25秒，当TF=O时，甲车道为 红灯，25秒倒计时；当TF= 1时，乙车道为红灯，25秒倒计时。TS：表示倒计时到5秒和20秒。TY=0倒计时20秒，否则，TY=1倒计时5秒一般十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下：（1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车 通行。此时TF=O, TS=O；绿灯亮足规定的时间隔20s，倒计时计数器发出状态 转换信号使TS=1，使计数控制器使TS=1转到下一工作状态。(2) 甲车道黄灯亮,乙车道红灯亮。表示甲车道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，乙车道禁
4、止通行.黄灯亮足规定时间间隔 5s 时，倒计时计数器发出状态转换信号使TF=1, TS=0，使控制器控制译码器转 到下一工作状态。(3) 甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮.表示甲车道禁止通行，乙车道上的车 辆允许通行，绿灯亮足规定的时间间隔20s时，倒计时计数器发出状态转换信号 使TS=1，使控制器控制译码器转到下一工作状态。(4) 甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停 车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通 行。黄灯亮足规定的时间间隔5s时，倒计时计数器发出状态转换信号使 TF=0,TS=0，使计数控制器转到下一工作状态，即系统又转换到第(
5、1)种工作 状态。因为在上述转换过程中灯的转换只在计数器为零的时候发生且不存在竞争 冒险的问题，所以可设计为当计数器为 00 时即发生信号灯的转换，当信号灯 1 为 00 时，交通灯控制器向交通显示灯发出转换信号，交通显示灯由红灯变 为绿灯；当信号灯1再次为00时，交通灯控制器向交通显示灯发出转换信号， 交通显示灯由绿灯变为黄灯；当信号灯1再次为00时，交通灯控制器向交通显 示灯发出转换信号，交通显示灯由黄灯变为红灯。信号灯2与信号灯1转换过 程相同，只不过信号灯2是由绿灯到黄灯再到红灯的。三 器件说明1. 元件清单：(1) 集成元件74LS161四片 N555 片74LS192四片7447N
6、两片74LS21四片(与门) 74LS04 (非门)三片 74LS32五片(或门) 74ls27四片(或非门)(2) 数码管共阳极七段数码管四个红色LED两个，黄色LED两个，绿色LED两个(3) 电阻51KQ 只，39KQ 只(4) 电容10口F 只，10nF 只(5) 开关三刀双掷开关一只2. 主要器件的引脚排列图和功能表(1)N555引脚图：GND1 U3JTRIG2TDISCHOUT3&THRESRESET45CONT2) 74lsl61引脚图：CONNECTION DIAGRAM DIP (TOP VIEW)VCC TC Q0 Q1 Q2 Q3 GET PENOTE:The Flat
7、pak version has the same pinouts (Connection Diagram) as the Dual In-Line Package.*MRfbrl_S160Aand LS161A *SR for LS162Aand LS163AFUNCTION TABLEInputsOutputsrunctianResetLoadEnablePEnableTClockQOQiQ2Q3T.XXXXrLrIReset to HLXX厂POPlP2卩孑Preset Da a11liXL_rNo changeNd couiLtHH1.X_rNo changeNo countTTIITT
8、H_rCount upCountHXXXLNo clmngENo coimt.X=dont carePO,P1,P2,?3 = logic level ofData inputsRipple Cany Oiut = Enable r* QO Qi Q2* Q3 (3)74lsl92引脚图：CONNECTION DJAGRAM DIP (TOP VIEW)VQC 用 MR KD Ku pl P2 P3甸而冏冋FH冋0NOTE:、The Flatpak versionJhas the same p in outs(Connection Diagram) asthe Dual In-Line Pac
9、kage.i|占 |e| I了P1 Qi q CPd CPu Q2 Q3 GND波形图：JA3jnLTLTLnUC 4kihE l.lpLrLn-TLTU 74LS192DB A秒脉冲4.3计数控制器计数控制器是电路的核心，它主要根据倒计时计数器中QA, QB, QC,QD的信 号来输出信号到倒计时计数器，从而实现在时间显示器到00后能够正确继续显 示要倒计时的大小，从而与交通灯的亮灭相对应。观察交通灯计数要求，红灯 25S,对应数字信号为0010 0101；绿灯20S,对应数字信号为0010 0000;黄灯 5S,对应数字信号为0000 0101。发现这三个状态数字信号第2位和第0位始终 相同，且第7, 6,5, 3，1位始终为0；所以只要控制第4位和同时改变第0位 和第2位即可完成对倒计时状态的转换。方案一:两个交通灯通过秒脉冲联系在一起，但它们之间置数独立，即第一组倒计时计数器倒计时25S-20S-5S-25S;第二组倒计时计数器倒计时20S-5S- 25S-20S。第一组倒计时计数器的控制电路如下图:MBQC1
