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数字电路课程设计报告书

——交通灯控制器

学院名称

：

通信与信息工程学院

学生姓名

：

专业名称

：

电子信息科学与技术

班级

：

实习时间

：

课程设计

一．课程设计题目：

交通灯控制器

二、实验预习要求：

1．复习数字系统设计基础。

2．复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。

3．根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图。

三．设计要求：

1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支

干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为10秒，支干道上每次通行时间设为8秒。

2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮2秒钟，才能变换运行车道；

3、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。

四．系统框图及说明：

1、分析系统的逻辑功能，画出其框图

交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是555定时器；计时计数器是由74LS161来完成、输出一组驱动信号，经信号灯转换器(1片74LS48)来控制信号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。

主干道译码支干道译码

主干道译码

支干道译码

主控电路

计时电路

进制转换

状态转换

主支干道显示电路

脉冲发生器

2、信号灯转换器

a.两方向车道的交通灯的运行状态共有4种，信号灯状态与车道运行状态如下：

S0：主干道车道的绿灯亮，车道通行，

支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，

S1：主干道车道的黄灯亮，车道缓行，

支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，

S2：主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，

支干道车道的绿灯亮，车道通行，

S3：主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，

支干道车道的黄灯亮，车道缓行，

b.状态转移图如下：

未满10S未满2S

S0

S0

S1

S2

S3

满10S

满2S

满8S

满2S

未满2S未满8S

c.状态转移表如下：

主干道

支干道

亮灯时间

G

Y

R

g

y

r

1

0

0

0

0

1

10S

0

1

0

0

0

1

2S

0

0

1

1

0

0

8S

0

0

1

0

1

0

2S

五．交通灯控制电路设计

(一)脉冲电路设计

利用555定时器为主组成多谐振荡器，实现脉冲电路功能，电路图如下：

（二）倒计时电路设计

十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每s减1的计数方式工作，直至减到数为0，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为10S、支干道每次通行时间为8S；用一片7448芯片和一个数码管来实现（其管脚图如下）。

倒计时电路：

（三）主控电路的设计

用倒计时控制灯的变化，先将图示状态0、1、2、3编码为00、01、10、11，当倒计时为10、2、8、2的时候产生一个信号给状态转换的电路，此时用计数器表示状态，取其低两位的计数态00、01、10、11为灯的状态，这样的话，来一个边沿信号就能使计数器加一，实现上述四状态转换；用两片74LS161来实现。

用一片161实现一个模4的计数器，取模4计数器其的低两位为QA、QB，将其进行卡诺图化解输入到另一个161的低两位来实现一个模10、8、2的计数器，来实现四个状态和倒计时显示器的同步。

要实现模10需要从0110开始置数到1111结束，模8需要从1000开始置数到1111结束，模2需要从1110开始置数到1111结束，将QA、QB通过卡诺图化解实现此置数；

状态表为：

QA

QB

D3

D2/D1

D0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

74LS161管脚图如下：

卡诺图的化解：

主控电路图为：

（四）译码电路设计

首先要把控制的脉冲接入计数器74LS161的非减数的脉冲端，因为脉冲主要有四个，四个为一个循环，只取计数器的低位两位即可，除了让计数器工作的接入端需要接电平外，其他端都不用接，再将计数器的低两位接入译码器74LS139的两端，从译码器输出四位、、、信号，低电平有效，每一种低电平表示一种状态，用G、Y、R表示主干道的绿灯、黄灯、红灯，用g