《交通灯控制电路设计-方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通灯控制电路设计-方案（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、交通灯控制电路设计一、设计任务与要求设计一个十字路口交通信号灯控制器，其中红灯R亮，表示该条路禁止通行；黄灯Y亮表示停车；绿灯G亮表示允许通行。其要求如下：1.设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR，NSY，NSG；东西方向的红、黄绿灯分别为EWR，EWY，EWG。2.满足两个方向的工作时序：东西方向红灯亮的时间应等于南北方向黄、绿灯亮的时间之和；南北方向红灯亮的时间应等于东西方向黄、绿灯亮的时间之和。一个周期为60秒，其中，绿灯亮25秒，黄灯亮5秒，红灯亮30秒。其中NSG（EWR）NSR（EWG），黄灯用于闪烁提示绿灯变为红灯。交通灯顺序工作流程图如图1所示：3.十字路口要有数字显示装置，作
2、为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求为：当某方向绿灯亮时，置计数器为某一数值，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，进入另一个方向的工作循环。例如：当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为29，并使数显计数器开始减“1”计数，当减法计数到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数码管显示的数值应为4，当减法计数到“0”时，黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数码管的显示为29。4.可以通过开关将交通灯手动调整为夜间状态，夜间状态为只有黄灯闪耀。黄灯一直闪耀，提醒过往行人注意。二、总体框图： 夜间状态控制
3、开关5分频电路灯显控制门电路计数器置数控制信号延时环节秒脉冲东 西 方 向数 字 显 示东 西 方 向EWR、EWY、EWG南 北 方 向NSR、NSY、NSG南 北 方 向数 字 显 示根据设计任务和设计要求，我们可以从三个部分考虑。1交通灯的灯显部分由于交通灯显示的时间分别为绿灯亮25秒，黄灯亮5秒，红灯亮30秒，所以灯显时间周期为60秒。由于绿、黄、红灯亮的时间比例为5：1：6，所以计数器每工作循环周期为12，可以选用12进制的计数器。我选用了中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。由74LS164来控制各路口灯的亮灭。另外，由于设计要求电路可以通过开关将交通灯手动调
4、整为夜间状态，夜间状态为只有黄灯闪耀。所以，通过一单刀双掷开关和与门来实现。当开关打到高电平时为正常工作状态，打到低电平时为夜间状态。 2.数字显示部分 数字显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿或红灯亮时，使减法计数器开始工作，每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”停止。由于灯显部分的频率是数显部分频率的1/5，所以要用一个单稳态连接数显和灯显部分。译码显示可由计数器输出驱动BCD码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，且让其工作在减法计数状态。 3.1Hz标准脉冲和分频部分 由于十字路口每个方向绿、黄、红灯时间比例分别为5：1：6，所以，用74LS160连为5进制计数器就
5、可以实现，即选5秒为一单位时间，计数器每5秒输出一个脉冲。三、选择器件灯显部分74LS164、74LS104、74LS108、74LS11、74LS32、74LS86 1Hz标准脉冲和分频部分555定时器、74LS160数码显示部分LED发光二极管、U2504R、74LS08、74LS04、74LS32、74LS192器件介绍：1.74LS164 74LS164是8位移位寄存器，其逻辑功能表如下表：其逻辑符号与管脚图如下图：74LS164为上升沿触发，串行输入，并行输出，具有异步清零功能，当=0时，QAQH全为0，当=1时，若控制端A、B全为1时，输出端由QA 输入1，且其它输出端口依次为其前
6、一时刻前一输出端口的状态；当A、B全为0时，输出端由QA 输入0，且其它输出端口依次为其前一时刻前一输出端口的状态。2.74LS04 74LS04是六反相器。反相器的功能表如下表所示：反相器功能表输入A输出Y1001其内部原理图与管脚图为下图：74LS04当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平，输出与输入的电平之间是反相向关系。非门的逻辑表达式为：Y=3.74LS08 74LS08为四输入端与门。由其逻辑功能表与内部原理图如下图： 74LS08逻辑功能表ABY00001010011174LS08的逻辑表达式为：Y=AB4.74LS1174LS11为三输入的与门，由其逻辑
7、功能表可得，其逻辑功能为“见0得0，全1得1”，即只要三个输入端口中有一个为0，则输出Z就为0，当输入全为1时，才有输出Z为1。“三输入与门”逻辑功能表ABCZ00000010010001101000101011001111其管脚图和内部原理图为： 其逻辑符号如下图：5.74LS3274LS32是二输入或门，其逻辑符号和管脚图如下图所示 或门的逻辑表达式为Y=A+B，其逻辑功能表见下表。由其逻辑功能表可得，当两个输入只要有一个为1时，输出就是1，只有两个输入都为0时，输出才是0，即“见1得1，全0得0”。74LS32逻辑功能表输入输出 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
8、6.74LS8674LS86是二输入异或门。其逻辑符号与管脚图如下图： 其逻辑功能表如下图：74LS86逻辑功能表输入 输出 A B Y 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 07.74LS16074LS160为可预置的十进制同步计数器，其管脚图如右图所示。在CT74LS160中LD为预置数控制端，D0-D3为数据输入端，C为进位输出端，RD为异步置零端，Q0-Q3位数据输出端，EP和ET为工作状态控制端。由其功能表可得，当置数端为0时，输出全为0。预置数端为0，当脉冲到达时，计数器置数；当置数和预置数端都为1，且EP=ET=1时，计数器进行加法计数；当EP=0，EP=1时，输出不变，且
9、RCO=0；当ET=1时，各输出及RCO都保持不变。74LS160的内部原理图如右图所示。当RC=0时所有触发器将同时被置零，而且置零操作不受其他输入端状态的影响。当RC=1、LD=0时，电路工作在预置数状态。这时门G16-G19的输出始终是1，所以FF0-FF1输入端J、K的状态由D0-D3的状态决定。当RC=LD=1而EP=0、ET=1时，由于这时门G16-G19的输出均为0，亦即FF0-FF3均处在J=K=0的状态，所以CP信号到达时它们保持原来的状态不变。同时C的状态也得到保持。如果ET=0、则EP不论为何状态，计数器的状态也保持不变，但这时进位输出C等于0。当RC=LD=EP=ET=
10、1时，电路工作在计数状态。从电路的0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111的状态返回0000的状态，C端从高电平跳变至低电平。利用C端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。：74LS160功能表CPEP ET工作状态0 置 零脉冲10 预置数110 1保 持11 0保持（RCO=0）脉冲111 1计 数8.555定时器55定时器是由比较器C1和C2，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。其逻辑符号如右图：VH是比较器C1的输入端，v12是比较器C2的输入端。C1和C2的参考电压VR1和VR2由VCC经三个五千欧电阻分压给出。在控制电压输入端VCO悬空时，VR1
11、=2/3VCC,VR2=1/3VCC。如果VCO外接固定电压，则VR1=VCO,VR2=1/2VCO. RD是置零输入端。只要在RD端加上低电平，输出端v0便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使RD处于高电平。图中的数码18为器件引脚的编号。 555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。其内部原理图如右图：（A）电路组成555集成定时器由四个部分组成： 1、 基本RS触发器：由两个“与非”门组成2、 比较器：C1、C2是两个电压比较器3、分压器：阻值均为5千欧的电阻串联起来构成分压器，为比较器C1和C2提供参考电压。
12、4、晶体管开卷和输出缓冲器晶体管VT构成开关，其状态受端控制。输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。(B) 基本功能当5脚悬空时，比较器C1和C2比较电压分别为2/3VCC和1/3VCC。当vI12/3VCC，vI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0,放电三极管T导通，输出端vO为低电平。 当vI12/3VCC，vI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器被置1,放电三极管T截止，输出端vO为高电平。当vI11/3VCC时，基本RS触发器R =1、S =1,
13、触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。综合上述分析，可得555定时器功能表如下表所示输 入输 出阈值输入(vI1)触发输入(vI2)复位()输出()放电管T00导通 11截止10导通1不变不变9.74LS19274LS192的管脚图与逻辑符号如下图： 其功能表：74LS192为十进制同步加、减计数器（双时钟），既可进行加法计数，又可进行减法计数，且有异步置数和清零功能。当输入脉冲接到CPU时，计数器实现加法计数，当输入脉冲接到CPD时实现减法计数。如下图74LS192的管脚图所示，P0P3为输人，Q0Q3为输出，MR为清零端，并且为高电平有效，MR=1时产生异步清零信号，输出为“0000”，因此在计数状态下应令MR=0。为置数端，当=0时计数器置数。、分别为借位输出和进位输出。10.LED发光二极管LED是发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写。发光二极管使用的材料与普通的硅二极管和锗二极管不同，有磷砷化镓、磷化镓、砷化镓等几种，而且半导体中的杂质浓度很高。当外加正向电压时，大量的电子和空穴在扩散过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定波长的可见光。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动
