数字电子技术课程设计---交通灯控制电路设计

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1、数字电子技术课程设计书设计题目：交通灯控制电路设计课程名称：数字电子技术课程设计学院：物理与光电工程学院专业班级：电子科学与技术一班学号：姓名：胡晓森任课教师：2012年4月9日课程设计题目：交通灯控制电路一、基本要求：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，每次通行时间在30至90秒范围内设定，时间应可分别设定并易于设置修改。2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟（包含在30至90秒范围内），才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。3、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

2、器进行显示（采用倒计时的方法）。扩展要求：4）同步设置人行横道红、绿灯指示。二、原理电路与程序设计：总电路图整个电路由三部分组成，分别是计时电路，信号灯转换电路，脉冲电路。1、计时电路：该部分电路的电路图如图1所示：图1.计时电路十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后每秒减1，计数方式工作，直至减到“5”和“0”，十字路口绿、黄、红灯变换，一次循环工作结束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0（这部分在下面将详细提

3、到）。倒计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输出值。该电路是由两块74LS190和两块74LS48（见图2）以及几个门电路组成。上面部分的是十位，下面部分的是个位。74LS190是集成电路芯片，是多功能的十进制同步可逆计数器，其工作方式与真值表如图2所示。74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。这里要求其实现七段译码功能，所以LT、RBI、BI/

4、RBO端均需要接高电平。 经过74LS48译码后由一位共阴数码管显示数字。（注：7448的每个输出端与数码管之间应接上电阻，防止因电流过大而烧坏数码管。电阻的计算方法为：R=VCC/数码管的额定电流I，此处VCC是5V，I是20mA，得R=250欧。）图2.7448的引脚图表1.74LS190的工作方式与真值表计时电路通过计数器实现计数功能（即加法或减法运算，此处是减法运算），经过译码器输出数值。在十位的计数器输入端放置了四个单刀双掷开关，它们分别接高低电平，与74LS190的四个输入端连接，由高位到低位分别表示十位是8、4、2、1，若某一开关接高电

5、平，则表示计时电路是从所接开关表示的二进制数字所表示的秒数开始倒数计时（例如，B端和C端同时接高电平，A端和D端同时接低电平，那么显示器开始倒计器显示的数字就是59，即60秒为一个周期。）个位的74LS190芯片，输入端A和D需接到高电平，这是因为个位要从9开始倒计时，到0结束，再向十位借位。1、信号灯转换电路：两方向车道（主干道和支干道）的交通灯的运行状态共有4种，即主绿支红，主黄支红，主红支绿和主红支黄。通过74LS163来实现计数功能。74LS163是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制加法计数器。它的选择开关方式真值表如表2

6、所示。本设计中信号灯采用发光二极管LED，焊接时应接上电阻（200～300欧），防止电流过大烧坏LED。表2.74LS163的选择开关方式真值表状态编码与交通信号灯关系如表3所示：表3.状态编码与交通信号灯关系表由表3可以看出，通过74LS163，选择其4个状态，分别为00，01，10，11分别表示为主绿支红，主黄支红，主红支绿，主红支黄，周期可任意选择。值得注意的是，每个周期中红灯亮的时间=绿灯亮的时间+黄灯亮的时间。该部分电路的电路图如下图（图2）所示：图2.信号灯电路转换原理图工作原理：若74LS163的CLK无高电平脉冲输入，则信号灯则保持在

7、某一种状态不变。待CLK来一个高电平脉冲时，信号灯才转换到下一个状态。红灯和绿灯的保持时间根据十位的数字来定，在最后5秒转换到下一个状态，即绿灯转换成黄灯。3、脉冲信号电路：由多谐振荡器构成，如图所示4、00秒和05秒的反馈信号电路：在每个周期T里，红灯亮T秒，绿灯亮（T—5）秒，黄灯亮5秒，如何在最后5秒令信号灯转换到下一个状态？这就需要给74LS163一个时钟信号（高电平）令其状态翻转到下一个状态，其电路图如图6所示。图6.00秒和05秒的状态翻转信号图当计时到05秒时，十位是0，在计数器74LS190的输出端的四位二进制下表示为0000，这时用

8、一个四输入或门接到十位的四个输出端，当计数数到0时，即0000，或门就输出高电平1。因为在01~09秒时或门