交通灯控制器设计.docx

1、交通灯控制器设计交通灯控制器第一章 设计内容11 设计要求：1用数字电路实现下面功能：图1.1 交通灯控制器控制流程图2显示剩余时间；3增加拐弯时序；4增加自动夜间开关功能，黄灯亮；5. 增加手动功能，方便盲人通过。12 总体设计方案:1.2.1 系统原理框图本次设计的交通灯控制器原理框图如图1.1所示： 图1.2 系统原理框图图中看出此次设计主要由4个大部分组成：1.脉冲产生电路。设置好参数R1,R2和C就可以产生交通灯控制器所需要的1秒的脉冲。2.分频电路。因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:1:6；所以通过两个1/2 74LS74芯片与秒脉冲连接产生4倍分频（既是4秒的脉

2、冲）。3.系统控制电路。选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。4.显示部分电路。显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示用74LS48 BCD码七段译码器。显示器用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器材用可预置加、减法计数器，如74LS192。1.2.2 系统电路工作原理它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，

3、控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。控制器部分它由74LS164组成扭环形计数器，然后经译码后输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号。其中黄灯信号必须满足闪耀，并在夜间时，使黄灯闪亮，而绿、红灯灭。数字显示部分当南北方向绿灯亮，而东西方向红灯亮时，使南北方向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“24” 开始往下减，当减到“0”时，南北方向绿灯灭，红灯亮，而东西方向红灯灭，绿灯亮。由于东西方向红灯灭信号（EWR：0）使与门关断，减法计数器工作结束，而南北方向红灯亮使另一方向东西方向减法计数器开始工作。在减法计数开始之前，由黄灯亮信号使减法计数器先置入数据，黄灯亮（为高

4、电平）时，置入数据。黄灯灭（Y=0）而红灯亮（R=1）开始减计数。1.3 电路模块设计1.3.1 设计方案根据设计要求，参考交通灯控制器的逻辑电路主要框图1.1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。1.1S标准脉冲和分频器。因十字路口每个方向绿、黄、红灯亮时间比例分别为5：1：6，所以，如果选4秒为一单位时间，则计数器每计数4秒输出一个脉冲。这一电路用D触发器（或由其他触发器构成的D类型触发器）即可实现。2.交通灯控制器。计数器每工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164 八位移位寄存器组成扭环形12进制计数

5、器。扭环形计数器的状态表如表1.1所示。根据状态表，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式：t计数器输出南北方向东西方向Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 NSG NSY NSREWG EWY EWR012345678910110 0 0 0 0 01 0 0 0 0 01 0 0 0 0 01 1 1 0 0 01 1 1 1 0 01 1 1 1 1 01 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 0 1 1 1 10 0 0 1 1 10 0 0 0 1 10 0 0 0 0 11 0 01 0 01 0 01 0 01 0 00 00 0 10 0 10 0 10 0

6、 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 11 0 01 0 01 0 01 0 01 0 00 0 表1.1 状态表 东西方向 绿： 黄： 红： 南北方向 绿： 黄： 红： （3）工作时序。应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见图1.3所示。（假设每个单位时间为4秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为20秒、4秒、24秒，一次循环为48秒。） 图 1.3交通灯时序工作流程图（4）显示控制部分。显示控制部分实际上是一个定时控制电路。 1.3

7、.2 单元电路的设计及相关参数计算 1.脉冲信号发生器图1.4 脉冲信号产生电路T1=(R1+2R2)*ln2*C （其中R1=10K,R2=4.7K,C=1000f,结果T1大概为1秒） 2.分频器图1.5 分频信号产生电路 因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:1:6,总时间假设为36秒所以选择4秒为单位时间,通过图1.3可以知道秒脉冲通过它之后产生了4倍分频。（T=4T1=4秒）3.计数器(74ls164) 图1.6 引脚图 图1.7 真值表用74LS164八位移位寄存器引脚A,B与引脚Qe,Qf相连接组成扭环形12进制计数器来与各种门电路相连后来控制发光二极管亮的顺序。4

8、.各种门电路 图1.8 74ls04引脚图 图1.9 74ls08 引脚图 图1.10 74ls00 引脚图 图1.11 74ls32 引脚图 图1.12 74ls11引脚图74ls164的管脚10(既是引脚Q4),11(既是引脚Q5)和管脚9(既是引脚CR)与74ls11相连后在与东西方向的绿的发光二极管相连控制绿灯；74ls164的管脚10通过非门74ls04与管脚11都接到74ls08上在与74ls164的管脚9都接到74ls32异或门上在与东西方向上的黄的发光二极管上相连来控制黄灯；74ls164的管脚11通过74ls04非门与管脚9都连接到74ls08与门上与东西方向的红的发光二极管

9、相连来控制红灯。74ls164的管脚10,11都与74ls04非门相连接后与管脚9都连接到74ls11上在与南北方向的绿的发光二极管相连来控制绿灯；74ls164的管脚11通过74ls04非门与管脚10都连接到74ls08与门然后和管脚9通过非门都连接到74ls32异或门上之后与南北方向的黄的发光二极管相连来控制黄灯；74ls164的管脚11与管脚9连接到与门上后与南北方向的红的发光二极管相连后控制红灯。也就是说通过各种门电路与74ls164按设计要求的各种连接可以控制发光二极管的发光的顺序。5.显示部分 图1.13 74ls192引脚图 图1.14 74ls48图 图1.15 led共阴数码管 通过74ls192的引脚Q0,Q1,Q2,Q3与74ls48的引脚A,B,C,D相连接,然后74ls48的引脚a,b,c,d,e,f,g与led共阴数码管的a,b,c,d,e,f,g引脚相连接这样就可以显示交通灯控制器的时间。（功能表如下：） 表1.2 led共阴功能表附录 图 交通信号灯控制器设计总图