基于数字电路的交通灯

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1、交通灯控制电路作者:liping电子邮箱:li.ping.08@163.com一、设计任务与要求1.设计一个I•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，每次通行吋间都设为25秒；2.要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；3.黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。二、实验预习要求1.复习数字系统设计基础。2.复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。3.根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图。三、设计原理与参考电路1.分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图12、1所示。它主要rti控制器、定吋器、译码器

2、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吋器和控制器的标准吋钟信号源，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，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。图小：TL:表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆止常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1,否则,TL=0oTY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1,否则，TY=0oST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定吋。2.画出交通灯控制器的ASM图12、1交通灯控制系统的原理框图(Al

3、gorithmicStateMachine,算法状态机)(1)图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST,转到下一工作状态。(2)甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道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，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定吋间间隔TY吋，控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。(3)甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。(1)甲车

4、道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的吋间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST,系统又转换到第(1)种工作状态。交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10,并分别用SO、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表12、1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：表12、1控制器工作状态及功能控制状态信号灯状态车

5、道运行状态甲车道通行，乙车道禁止通行甲车道缓行，乙车道禁止通行甲车道禁止通行，甲车道通行甲车道禁止通行，甲车道缓行50(00)甲绿，乙红51(01)甲黄，乙红S3(11)甲红，乙绿52(10)甲红，乙黄AG=1：甲车道绿灯亮BG=1：乙车道绿灯亮AY=1：甲车道黄灯亮BY=1：乙车道黄灯亮AR=1：甲车道红灯亮BY=1：乙车道红灯亮;由此得到交通灯的ASM图，如图12、2所示。设控制器的初始状态为S0(用状态框表示S0),当SO的持续时间小于25秒时，TL=0(用判断框表示TL),控制器保持S0不变。只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1,控制器

6、发出状态转换信号ST(用条件输出框表示ST),并转换到下一个工作状态。依此类推可以弄懂ASM图所表达的含义。1.单元电路的设计(1)定吋器定吋器由与系统秒脉冲(由吋钟脉冲产生器提供)同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在吋钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TLo计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具冇同步清零、同步置数的功能。74LS163的外引线排列图和时序波形图如图12、3所示，其功能表如表12、2所示。图

7、中，是低电平有效的同步清零输入端，是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计图12、2交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0〜D3是并行数据输入端，Q0〜Q3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定吋器电路如图12、4所示。电路的工作原理请自行分析。CRCPDoD]n2RCT便能2z,A.1^i—d込is」时钟CT31_T^I^LpLrLFLTLTLJyiJ^1Q、J二Tg__T(a)图12、4定时器电路图J~L121314350卜讣散(b)图12、374LS163的外引线排列图和时序波形图(1)控制器控制器是交通管理的核

8、心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所