浙大宁波理工学院数字电子技术及应用课程设计交通灯设计.docx
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浙大宁波理工学院数字电子技术及应用课程设计交通灯设计
数字电子技术及应用课程设计
——交通灯逻辑控制电路
姓名：
学号：
班级：
目录
1设计总体思路3
2各单元电路及说明4
2.1状态控制电路4
2.2初值预置电路7
2.3数字显示电路9
3Proteus仿真及调试10
4体会与总结11
5附录（器件清单）12
6总电路图13
1设计总体思路
根据设计构想，确定交通灯控制器电路的系统工作框图如图1-1。
通过主控制计数器（74LS161）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。
秒脉冲发生器产生整个系统的脉冲，通过两片减法计数器（74LS192）达到控制东西方向和南北方向每种工作状态的持续时间的十位和个位。
减法计数器的借位端为主控制电路翻转的脉冲信号来完成状态的改变，同时主控制电路的输出状态又控制了减法计数器的下次计数的初值。
采用译码器（74LS138）译码。
减法计数器的十位和个位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46,6,36,6这四个数。
图1—1
2各单元电路及说明
2.1状态控制电路
该控制电路核心芯片是74LS161。
下面就简单介绍一下161芯片的引脚和功能实现。
（1）异步清零功能
当CR＝0时，不管其他输人端的状态如何（包括时钟信号CP），4个触发器的输出全为零。
（2）同步并行预置数功能
在CR＝1的条件下，当LD＝0且
有时钟脉冲CP的上升沿作用时，D3，D2，D1，D0输入端的数据,将分别被Q3～Q0所接收。
由于置数操作必须有CP脉冲上升沿相配合，故称为同步置数。
（74LS161的外引线图）
（3）保持功能
在CR=LD＝1的条件下，当T＝P＝0时，不管有无CP脉冲作用，
计数器都将保持原有状态不变（停止计数）。
（4）同步二进制计数功能
当CR＝LD＝P＝T＝1时，74LS161处于计数状态，电路从0000状态开始，连续输入16个计数脉冲后，电路将从1111状态返回到0000状态，状态表见表1。
（5）进位输出C
当计数控制端T＝1，且触发器全为1时，进位输出为1，否则为零。
74LS161的功能表
表1（有效部分）
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74LS161控制主支干道红绿黄灯亮灭的四种状态:
S0（南北方向绿灯亮东西方向红灯亮）
S1（南北方向黄灯亮东西方向红灯亮）
S2（南北方向红灯亮东西方向绿灯亮）
S3（南北方向红灯亮东西方向黄灯亮）
令灯亮为“1”，灯灭为“0”，南北干道红绿黄等分别为A、B、C，东西干道红绿黄等分别为E、F、G，东西，南北方向干道交通信号灯的工作是同时进行的。
开始46秒南北方向绿灯亮东西方向红灯亮，之后6秒南北方向黄灯亮.东西方向红灯亮，再之后36秒南北方向红灯亮.东西方向绿灯亮，然后接着6秒南北方向红灯亮.东西方向黄灯亮，结束一次循环，一次循环时间为94秒。
状态转换流程图：
LED灯控制电路仿真图：
东西方向.南北方向干道信号灯译码电路真值表如下：
输入
输出
南北
东西
Q1
Q0
A
B
C
E
F
G
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
2.2初值预置电路
该预置电路核心元件是74LS138.下面简单介绍一下该芯片的引脚和功能实现。
74LS138为3线－8线译码器，其工作原理如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为
低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低
电平译出。
（74ls138引脚图）
（译码器74LS138的功能表）
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。
根据原理，预置数要为46,6,36,6，,将数码管显示南北方向绿灯和东西方向红灯的预值（46秒），预值：
0100，0110；当两个192同时减到0时，两个计数器13端产生借位，发出负脉冲，赋予161的cp端，从而改变161的输入状态，重新开始置数。
此时南北绿灯和东西方向红灯同时灭。
直到此信号灯再次亮时，重复上述转换功能，实现倒计时计数。
同理，其余的预置数同样按照这样的方法进行切换。
将绿灯的输出接到芯片的LD端，实现倒计时计数，CR端置0；CPD接1HZ的脉冲信号。
Q3、Q2、Q1、Q0端分别接静态晶体管的A3、A2、A1、A0端。
74LS138（输出端）
74LS192
（1）十位
74LS192
（2）个位
预置数
Y0
Y1
Y2
Y3
D3
D2
D1
D0
D3
D2
D1
D0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
46
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
6
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
36
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
6
（初值预置电路工作原理真值表）
预置数电路如下
2.3数字显示电路
该显示电路核心元件是74LS92.下面简单介绍一下该芯片的引脚和功能实现。
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
（bcd,二进制）。
◆CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
◆LD为预置输入控制端，异步预置。
◆CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
◆CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出，
◆BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出。
（4ls192引脚图）
（74ls192功能表）
将晶体管对应端引脚A3、A2、A1、A0分别与计数器74LS192的输出端Q3、Q2、
Q1、Q0相接，用来控制七段LED显示器的7个发光段。
通过各芯片的综合使用，来实现显示功能
3Proteus仿真及调试
1.根据原理设计，为了有效地避免错误和麻烦，先一部分一部分在Proteus软件上画出电路图，通过给予高低电平进行检测，一旦有问题，立即查找问题并解决，然后将各个部分连接，将失误降到最低。
通过调试，元器件选择，线路替换和简化，最终确定下来整个电路结构布局。
4体会与总结
通过这次课程设计的学习，使我对该门课学习的知识点很好地复习和巩固，同时也很好地让我把一点点知识点串成网络，以便于很好地综合利用。
本次设计就是很多综合应用的例子。
除了考察了我们的动手和分析能力，也更加让我掌握集成芯片的使用，拓展我们多方面的思维。
在这次设计中，过程还是蛮坎坷的。
布线，元件选择还是很花费时间的，尽管线连上就好了，但是在追求完美上，布线还是很锻炼了我的耐心的。
还有整体布局的设计也是花了很多时间。
在仿真时，往往多一个节点，或者多一条线都会导致现象出错。
在设计思路与实践结合，还是出现一些偏差的，只能通过一点点修改，跟踪得到最后的结果。
这次我不仅学习了一般设计的方法及思路，也在不断遇到问题，解决问题，分析系统电路和实际问题。
通过查资料，同学讨论不断完善。
所以这样的实习还是很有意义和收获的。
5附录（器件清单）
本次仿真用到的元件名称
数量
LED
6个
非门74LS004
8片
2输入与非门74LS00
5片
2输入与门74LS208
4片
二进制计数器74LS161
1片
译码器74LS138
1片
4输入与非门74LS20
1片
七段译码器
2片
减法计数器74LS192
2片
2输入或门74LS32
2片
6总体仿真电路图
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