题目：交通灯控制电路的设计 要求： 1、 设计一个十字路口的交通灯.doc

题目：交通灯控制电路的设计要求：1、 设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为45秒。2、 在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；3、 黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4、 甲、乙车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）系统设计过程如下:（1） 甲、乙干道交替通行，通行时间设定为45秒。（2） 每次绿灯换红灯前，黄灯先亮5秒时间，用以等待十字路口内滞留车通过。（3） 黄灯亮时，每秒闪一次。（4） 甲乙干道通行时间和黄灯的时间均由同一计数器按减计数方式计数。（5） 在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换（换灯）。（6） 计数器的状态由显示器件库中的带译码的数码管显示，红、黄、绿三色信号灯由显示器件库中的指示灯模拟。（7） 由于道路的交通灯是对称的，所以只需设计2组交通灯。甲车道乙车道系统结构框图根据系统工作流程要求，设计硬件结构框图如图所示. 秒脉冲发生器（555）置数控制（74465）可预制递减计数器译码器状态译码器（74163）数码显示管信号灯元器件选择介绍与单元电路设计：元器件选择介绍：174190芯片(十进制可逆计数器)：VCC接电源，GND接地，ABCD为输入数据端，当LOAD端接低点平时输入有效，CLR为清零端，CLK端输入时钟脉冲（高电平有效），CTEN端输入低电平，U/D输入高电平（低电平从小到大计数），QD、QB、QC、QA为数据输出端，与四针脚的数码管相连接，输出为8421码，当数码管显示为0时，RCO端将输出一个低电平。功能表CTEN | D/U | CLK | LOAD | A B C D | QA QB QC QD MAX/MIN RCO- |- |- |- |- |- 0 | X | X | 0 | X X X X | A B C D 1* 2* 0 | 1 | POS | 1 | X X X X | Count Down 1* 2* 0 | 0 | POS | 1 | X X X X | Count Up 1* 2* 1 | X | X | X | X X X X | Qa0 Qb0 Qc0 Qd0 1* 2*1* = during the UP count MAX/MIN goes HIGH at count 9, during the DOWN count MAX/MIN goes HIGH at count 0.2* = during the UP count RCO goes LOW at count 9, during the DOWN count RCO goes LOW at count 0.2163芯片（四位二进制递增集成计数器）：VCC接电源，GND接地，CLK端输入时钟脉冲（高电平有效），CLR端，ENT端，LOAD端，ENP端输入高电平，QA，QB为输出， 功能表CLR | LOAD | ENP | ENT | CLK | A B D C | QA QB QC QD RCO- |- |- |- |- |- |- 0 | X | X | X | X | X X X X | 0 0 0 0 0 1 | 0 | 0 | 0 | POS | X X X X | A B C D *1 1 | 1 | 1 | 1 | POS | X X X X | Count *1 1 | 1 | 1 | X | X | X X X X | QA0 QB0 QC0 QD0 *1 1 | 1 | X | 1 | X | X X X X | QA0 QB0 QC0 QD0 *1*1 - RCO goes HIGH at count 15 to 0.374465芯片（八路单向三态传输门）：VCC接电源，GND接地， G1 ，G2接低电平，A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8为输入端，Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8为输出端。本实验以8421码输入，通过芯片以8421码输出。功能表_ _ Inputs | Outputs G1 G2 | A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 | Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 | 0 0 | X X X X X X X X | A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 X X | X X X X X X X X | Z Z Z Z Z Z Z Z Z = High impedance (off)单元电路设计1状态控制器、状态译码器由流程图可见，系统有4种不同的工作状态，选用四位二进制递增集成计数器74163芯片作状态控制器，取低两位输出QB、QA作状态控制器的输出。4种不同的工作状态分别为00、01、10、11。 以状态控制器输出（QA、QB）作译码器的输入变量，根据四个不同通行状态对助、乙干道信三色号灯的控制要求，列出灯控函数真值表，如表所示。灯控函数真值表经化简获得六个函数:根据函数逻辑表达式，可画出状态译码器电路。将状态控制器、状态译码器以及模拟三色信号灯相连接，构成信号灯转换控制电路如图所示。（2）递减计时器。 选用两片74190十进制可逆计数器构成2位十进制可预置数的递减计数器，两片计数器之间采用异步级连方式（如图所示），利用个位计数器的借位输出脉冲（RCO）直接作为十位计数器的计数脉冲（CLK），个位计数器输入秒脉冲作为计数脉冲。选用两只带译码功能的显示数码管实现两位十进制数显示。D1、C1、B1、A1、和D0、C0、B0、A0是十位和个位计数器的8421码置数输入端。由74190功能表可知，该计数器在零状态时RCO端输出低电平。我们将个位与十位计数器的RCO端通过或门 控制两片计数器的置数控制端LOAD（低电平有效），从而实现了计数器减计数至“00”状态瞬间完成置数的要求与输出脉冲改变交通灯的颜色的信号。通过8421码置数输入端，可以选择100以内自由选择的定时要求。（3） 递减计数器的分时置数控制电路。 我们用同一递减计数器分时显示甲、乙干道通行时间和甲乙干道通行转换中黄灯亮的时间，如图所示。选用三片74465八路单向三态传输门实现的递减计数器分时置数控制电路。三片74465输入打分别以8421BCD码形式设定甲、乙干道通行时间和黄灯亮的时间，输出端分别按高、低位对应关系并联后按D7D0由高位到低位排列后，接到递减计数器的置数输入端。三片74465的选通控制端G2分别命名为AG、Ag和AY，由甲、乙干道的绿灯和黄灯分别选通（低电平有效），完成对递减计数器的预置数。三片74465任何时刻只能有一片选通，其他两片输出端均处于高阻态。这样就可以满足选择100以内自由选择的定时要求。（4）秒脉冲发生器。 秒脉冲发生器可由555多谐振荡器构成。根据f=1/T1.43/（R1+2R2）C,其中本实验取R1=0.43Ohm,R2=0.5Ohm,C=1F。所选元件汇总表：元件名称（型号）数量元件名称（型号）数量741902片电容2个744653片741631片555定时器1片指示灯6个四针脚数码管2个逻辑门若干个电阻2个电源，接地5个整个实验电路图如下: