2024年交通灯设计实验报告.doc

数字電路課程设计试验汇报

課程设计題目

題目：交通灯控制電路设计

实現功能

设计一种拾字路口的交通灯控制電路，规定東西方向車道和南北方向車道两条交叉道路上的車辆交替运行，每次通行時间都设為60秒(数字显示自59到00)。

在绿灯转為紅灯時，规定黄灯先亮5秒钟（数字显示自04到00），才能变换运行車道；黄灯亮時，规定每秒闪亮一次。

東西方向、南北方向車道除了有指示灯外，每一种灯亮的時间都用显示屏進行显示（采用倒计時的措施）。

设计原理与参照電路

分析系统的逻辑功能，画出框图

秒脉冲发生器

秒脉冲

发生器

倒计時

计時器

T4

T0

信号灯

转换器

東西方向

車道信号灯

南北方向

車道信号灯

图1.交通灯控制系统原理框图

信号转换

表1.控制器工作状态及功能表

控制状态

信号灯状态

車道运行状态

S0(00)

東西向绿灯亮

東西車道通行，南北車道严禁通行

S1(01)

東西向黄灯亮

東西車道缓行，南北車道严禁通行

S2(11)

東西紅灯亮、南北绿灯亮

東西車道严禁通行，南北車道通行

S3(10)

東西紅灯亮、南北黄灯亮

東西車道严禁通行，南北車道缓行

AGreen=1

東西绿灯亮

BGreen=1

南北绿灯亮

AYellow=1

東西黄灯亮

BYellow=1

南北黄灯亮

ARed=1

東西紅灯亮

BRed=1

南北紅灯亮

方案

选用JK触发器，设状态编码為：S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出為Q1Q0，则其状态表為：

表2.状态编码与信号灯关系

現态

次态

输出

Q1n

Q0n

Q1n+1

Q0n+1

AG

AY

AR

BG

BY

BR

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

3.1倒计時计数器

拾字路口除指示灯显示外，尚有数字倒计時显示。详细為：當某方向绿灯亮時，置显示屏為某值，然後以每秒減1的计数方式工作，直至減到数字為“04”時绿灯灭，黄灯亮。減到“00”時此方向黄灯灭，紅灯亮，而另一方向紅灯灭，绿灯亮。拾字路口绿、黄、紅灯变换，一次工作循环結束，而進入下一步某方向的工作循环。在倒计時過程中计数器還向译码器提供模4的定期信号T4和模0的定期信号T0。

倒计時计数器选用集成電路74LS190進行设计。74LS190是拾進制同步可逆计数器，具有异步并行置数功能、保持功能。74LS190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实現清零功能。

表3.74LS190状态表

CTEN

D/U

CLK

LOAD

ABCD

QAQBQCQD

0

X

X

0

XXXX

ABCD

0

1

POS

1

XXXX

CountDown

0

0

POS

1

XXXX

CountUp

1

X

X

X

XXXX

Qa0Qb0Qc0Qd0

选用两個74LS190级联成一种六拾進制倒计時计数器。将其中作為個位数的芯片的CLK端接秒脉冲发生器（1Hz的脉冲），RCO端接在拾位数芯片的CLK端。個位数预置為9，即A接“1”、B接“0”、C接“0”、D接“1”。拾位数预置為5，即A接“0”、B接“1”、C接“0”

图2倒计時计数器

图2倒计時计数器

3.2信号转换控制

向触发器提供模4的定期信号T4和模0的定期信号T0：T0表达倒计時減到数“00”（也即绿灯的预置時间，到00時，计数器重新置数），T0=1，此時T0給JK触发器一种脉冲，使信号灯发生转换，一种方向的绿灯亮，另一种方向的紅灯亮。接法為：把两個74LS190计数器的8

T4表达倒计時減到数“04”時。T4=1，此時T4給JK触发器一种脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变為黄灯，紅灯的不变。接法為：當減到数為“04”

规定黄灯每秒闪一次，用一种频率為1Hz的脉冲连在控制黄灯的输入端即可。详细连接措施如图3所示。

图3.信号转换控制

图3.信号转换控制

3.3信号灯与数字显示屏

信号灯采用了发光二极管，當输出信号為“0”時二极管发光。

图4.信号灯与数字显示屏

图4.信号灯与数字显示屏

交通灯整体效果图

图5.交通灯整体效果

图5.交通灯整体效果

重要器件

元件名

型号

数量

集成電路

74LS00

7個

74LS04

1個

74LS08

1個

76LS10

2個

74LS107

2個

74LS190

2個

4078

2個

電阻

10Ω

6個

发光二极管

紅色

2個

黄色

2個

绿色

2個

数码显示管

2個

导线

若干

设计体會及改善措施

這個设计是我們第一种独立思索及完毕的数字電路试验課題，從開始构思到最终完毕都花费了很大的心血