数字电路红绿灯.docVIP

一、设计任务和要求 在城镇街道的十字交叉路口，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯，其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行；绿灯亮表示该条道路允许通行。交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。 1．东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25s。 2．南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间25s。 3．东西方向或南北方向黄灯亮，时间均为5s。 二、设计方案的选择与总体设计思路 根据设计任务和要求，而确定交通灯控制器电路的系统工作框图如下2-1。 通过主控制计数器（74LS160）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25,5,25,5这四个数。 交通信号灯控制电路分为: ·状态控制电路 初值预置电路 显示电路电路 系统工作框图2-1 三、电路设计模块与分析 ·交通灯控制系统的原理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的预置值。 图3-1 状态转换图 则信号灯译码电路真值表如下 表3-1 东西方向.南北方向干道信号灯译码电路真值 输入 输出 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 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 由真值表写出逻辑函数如下： S0= Q0Q1 S1=Q0Q1 S2=Q0Q1 S3=Q0Q1 A=Q0 B=(Q0Q1) C=(Q0Q1) E=Q0 F=(Q0Q1) G=(Q0Q1 ) 根据逻辑函数式连接电路图吗，在Multisim中如图3-2： 分析说明：74LS162代替74LS160，用反馈信号接成四进制计数器，CLK接状态转换控制信号。 ·初值预置电路 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。由于Multisim的问题，本来预置数为25,5,25,5，现在根据原理，预置数要改为35,5,35,5,将数码管显示南北方向绿灯和东西方向红灯的预值（25秒），预置：0011，0101；当其减到0时，计数器产生借位，此时南北绿灯和东西方向红灯同时灭。然后将南北方向黄灯和东西方向红灯的预值（5秒），预置0000,0101；重复上述转换功能，实现倒计时计数。 预置数如表3-2： 图3-2 表3-2 预置数 预置数 Z7 高位D Z6 高位C Z5 高位B Z4 高位A Z3 低位D Z2 低位C Z1 低位B Z0 低位A 译码器输出 35 0 0 1 1 0 1 0 1 Y0 5 0 0 0 0 0 1 0 1 Y1 35 0 0 1 1 0 1 0 1 Y2 5 0 0 0 0 0 1 0 1 Y3 Z7=0 Z6=0 Z5= Y3·Y2·Y1·Y0 Z4= Y3·Y2·Y1·Y0 Z3=0 Z2=Y0·Y1·Y2·Y3 Z1=0 Z0=Y0·Y1·Y2·Y3 预置数电路如图3-3： 图3-3 电路分析：由预置数表可知，低位计数器的预置数始终为五，可直接置数。高位的置数在3和0之间交替进行，高位的低两位可直接由Y0和Y2控制，因此将A和B相连，由Y1和Y2相或控制。红绿灯的状态有（74LS138）译码，在输出端产生Y0、Y1、Y2、Y3四个置数信号。 ·数字显示电路 用两片计数器74LS192f=1／（R1+2R2）C㏑2 要使f=1Hz，可选择R1=44.2K，R2=47K，C=10μF，形成电路图如图3-6所示。 电路说明：由于Multisim仿真速度的限制，将实际电路改为由555产生1Khz的方波信号来代替秒脉冲电路。示波器仿真结果见图3-7： 四、总设计电路图 见图4-1 图3-4 图3-5 图3-6 图3