基于数电proteus的交通灯设计副本.docx

1、基于数电proteus的交通灯设计副本十字路口交通灯控制系统 设计本课题是基于数字电路关于交通灯控制电路的设计。从课程设计的题目要求出发，设计了一 个南北方向和东西方向十字路口的交通灯控制电路。通灯控制电路采用 74LS190 可预置四位二进制双时钟可逆计数器实现计数功能，并通过一系 列集成逻辑门电路芯片控制红绿灯的交替显示。本交通灯控制电路系统是基于 74LS190 可预置四 位二进制双时钟可逆计数器、 74ls00 二输入四与非门芯片、 74ls04 六反向器、 74ls08 二输入与 门芯片、 74ls32 二输入或门芯片、 74ls74 双 D 锁存器、 74ls47 译码器等中小规模

2、集成芯片，数 码管显示器和绿黄红发光二极管指示灯所组成的电路，采用 proteus 软件进行电路仿真。通过对 各部分电路的分析设计，实现总体电路的功能。由于不需要做实物才用了 1HZ 输出时钟脉冲信号 （查了一些资料采用了 555 定时器）。采用 74LS190 组成计数电路， 通过一系列逻辑门电路实现红 绿灯的交替显示。按照课题的要求，用 74LS190 设计了倒计时电路，通过译码器连接数码管显示 红绿灯的倒计时。它的计时周期为 24 秒，南北及东西方向各车道通车 12s 。本电路设计的优点是， 用了尽量少的芯片实现了课题所要求的功能， 既实现了红绿灯的指示， 又以倒计时的方法对红绿灯的时间

3、进行了显示。一 . 设计的基本内容1.1设计题目十字路口交通灯控制 设计1.2设计任务1.2.1 设计任务及指标（ 1）要求南北方向车道和东西方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行， 各车道每次通行时间都设为 12 秒；（ 2）东西方向、南北方向车道都有红、黄、绿灯指示，且用显示器进行显示允许通行或禁止通行剩余时间（采用倒计时的方法）（3） 在允许通行剩余2秒时，绿灯转为黄灯，且要求黄灯闪烁，当黄灯转变为红灯时才能变换运行车道；（4） 黄灯亮时，要求每秒闪亮一次；1.2.2设计相关说明所设计的交通路口为一十字路口是一南北和东西车道车流没有明显差别的路口，且不涉及左右转弯及人行道红绿灯问题。2.设

4、计方案方案：根据题目的要求南北方向车道和东西方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，两车道均符值为12,也就是一个循环是 24秒。如此先显示12秒倒计时（对应绿灯，到了 2秒时由绿 灯转为黄灯）后显示12秒倒计时（由黄灯转为红灯），然后再显示30秒倒计时（由红灯转为绿灯， 到了 2秒时由绿灯转为黄灯）以此类推。由于南北方向的通行时间也就是支干道的禁行时间，所以两组数码管显示的倒计时是一样的，只需 2个74IS47译码器即可3.设计的基本思路和主要内容设计基本思路1.交通灯顺序工作流程南北向虑灯亀东由血I纽IJ壳一 一占珈幸北冋苗灯东更面纤灯高一一dr tf奇北伺红幻盒东西向側為一一占贅f事北向红

5、灯庚，东丙反雷灯咼一一厅rt交通灯顺序工作流程2.设计的主要内容（1） .根据本课题设计要求分析并画出简易电路结构框图；（2） .根据日常生活经验确定系统中交通灯的特点；（3） .按照要求分析并设计电路，绘制电路原理图；（4） .选定各部分集成电路元器件的类型；（5） .利用proteus软件对所设计电路进行调试仿真；4.元件及其简介本课题主要由秒脉冲产生部分、计数电路、译码电路、数码管显示部分、状态控制电路、灯控电路和红绿灯显示部分组成，根据所要实现的功能及各元件参数，本课题主要用到 1HE矩形波发生器、74LS1904位十进制同步减计数器、74IS164 8位串入/并出移位寄存器74ls0

6、4 六反相器芯片、74IS08二输入与门芯片、 4位十进制同步减计数器 74IS32二输入或门芯片、74IS74双D锁存器和74IS47译码器。74LS190计数器74LS190计数器引脚图74LS190是单时钟同步十进制加/减计数器，当U /D=0时做加法计数；当 U /D=1时做减法计 数。它使用方便且功能稳定，因此在平时电路设计中得到了广泛应用。引出端符号及功能：MAX/MIN进位输出/错位输出端CLK时钟输入端（上升沿有效）CTEN计数控制端（低电平有效）AD并行数据输入端LOAD异步并行置入控制端（低电平有效）QAQD输出端RCO并行波时钟输出端（低电平有效）U /D加/减计数方式控

7、制端其功能如表2所示:CLKCTENLOADU/D工作状态*11*保持*0*预置数上升沿010加法计数上升沿011减法计数74LS190 功能表注：此74ls190是基于Multisim 软件的引脚图，其功能和 proteus软件的一样。74LS74 D触发器5 74LS7D 触发器引脚图在TTL电路中，比较典型的D触发器电路有74ls74。74ls74是一个边沿触发器数字电路器件， 每个器件中包含两个相同的、相互独立的边沿触发 D触发器电路。每个触发器有数据输入（ D）、置位输入（ST）复位输入（CR、时钟输入（CLK和数据输出（Q Q）。CR ST的低电平使输出 预置或清除，而与其它输入端

8、的电平无关。当 CR ST均无效（高电平式）时，符合建立时间要求的D数据在CLK上升沿作用下传送到输出端。D触发器功能如表3所示：输入输出STCRCLKDQn + 1Qn + 101XX1010XX0100XX11T11011T00111JXQnQn74IS74 功能表4.4 74LS47 四输入译码器74LS47四输入译码器引脚图在数字显示电路中 74IS47四输入译码器是一种普遍应用的译码器，经常与 74LS190 -4.5 七段共阴极数码管起使用，它引脚功能易读，使用方便。图7七段共阴极数码管引脚图七段共阴极LED数码管是由7个条形发光二极管和一个小数点位构成，其引脚配置及内部结构，如图

9、7所示。从图中可以看出，其中 7个发光二极管构成字形“ 8”，可以用来显示数字，另 一个发光二极管构成小数点。因此，这种数码管有时也被称为 8段LED数码管显示器。将七段共阴极LED数码管的管脚与7447四输入译码器管脚对应相连即可。4.6 74LS08 二输入端与门74LS08二输入端与门引脚Y=AB4.7 74IS32 二输入四或门芯片4.9 74LS04 六非门74IS190组成的计数电路由于本课题设计的交通灯电路中两车道通行时间均为 12秒，所以周期为24秒，但又由于两个半周期计时相同，因此只需要一个 30进制计数器。如图14所示，计时电路有两个 74IS190组成，电路利用的是 74

10、IS190倒计数功能，因此将 74IS190的5号引脚U/D接高电平，起始时将高 位的预制数为1，低位的预制数为 2;当地位减到0时将低位预制为 9;当高位地位同时为 0时， 将高位预制为1，低位预制为2。从74IS190的7623四个引脚输出的8421码可以与后面的数码显 示电路和状态控制电路相连做后期处理。译码和数码显示电路译码及数码显示电路译码及数码显示电路如图 15所示，由于7447芯片价格低廉又完全满足实验需要，因此本课题选择7447芯片作为译码芯片，其中 7447芯片的7126引脚分别与74ls190的3267引脚对应相连。数码管选择七段共阴极数码管。74LS164 八位移位寄存器

11、的交通灯控制器夜间控制计数器每工作循环周期为12,所以选用12进制计数器。计数用单触发器组成， 也可以用中规模集成计数器。这里可以选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环 形12进制计数器。扭环形计数器的状态表如表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:南北方向东西方向红ewr-q5黄NY = = NSYCP )EWY 匸 Q4Q5 (EWT = EWY CPT)绿时.45由于黄灯要求闪耀几次，所以用1Hz的标准脉冲和EWY或 NSY黄灯信号相“与” 即可。表E-1 状态表T计数器输出南北方向东西方向QoQ1Q2Q3Q4 Q5NSGNSYNSREWGE

12、WYEWR000000010000111000001000012 I11000010000131110001000014 :1111001000015 I1111100000161111110011007 :01111100110080011110011009000111001100100000110011001100000100100注：1.在灯控电路输入秒脉冲信号是为了在黄灯亮时使其闪烁以起到警示作用。整体电路交通灯整体电路整体电路如图所示，此电路实现的功能：两车道数码显示均为从 12秒减到0秒，且两个12秒为一个周期，在前半个周期时东西方向为红灯，南北方向从 12秒减到2秒之前为绿灯，从 2秒减到0秒之前为黄灯，且黄灯每秒闪烁一次；后半个周期与前半个周期东西方向和南北方向现 象相反。将各部分完好的衔接在一起组成的整体电路，能够到达预期结果，完全符合设计要求 L . X yr TT. . Ji-Her-