交通灯控制逻辑电路设计

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1、交通灯控制逻辑电路设计一、组成分析和工作原理1组成分析如下：为了确保十字路口的车辆顺利、畅通的通过，往往都利用自动控制的交通信号等来进行指挥。其中红灯（R）亮，表示该条道路禁止通行；黄灯（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制器的系统框图如图1.1所示东西方向EW东西方向NSGYRGYR系统控制电路≥1手动、单步分频时标图1.1交通灯控制器系统框图2工作原理如下：（1）要有如图1.2顺序工作流程图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG东西方向的红、黄、绿灯分别为EWK、EWY、EWG。它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮

2、；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮。(2)应有两个方向的工作时序，即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见图1.3所示。图1.3，采用每个单位时间为4秒，则南北、东西方向绿、黄、红时间分别为16秒、4秒、20秒，一次循环40秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯的时间之和，黄灯是间歇闪耀。0123456789012345tNSGNSYNSREWREWGEWY图1.3（3）十字路口要有数字显示，作为时间，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯

3、亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1计数方式，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。例如：当南边方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向数字显示为20，并使数显计数器开始减“1”计数，当减到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数显的值应为4，当减到“0”时，此时黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为20。二设计步骤和方法1.秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为4:1:5,并选4秒为一单位时间,则计数器每计4秒输出一个脉冲.由波形可知,计数器每次工作循环为10,所以可选用10进制计数器。

4、计数器可用单触发器组成,也可用中规模集成计数器、扭环行计数器的状态表如下所示（表2.1）表2.1状态表n计数器输出南北方向东西方向Q0Q1Q2Q3Q4NSGNSYNSREWGEWYEWR0000001000011100001000012110001000013111001000014111100↑00015111110011006011110011007001110011008000110011009000010010↑0根据上面Q0～Q4的计数输出可得：南北方向绿：NSG=Q3Q4黄：NSY=Q3Q4红：NSR=Q4东西方向绿：EWG=Q3Q4黄：EWY=Q3Q4红：EWR=Q4由

5、于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。1.时基电路：①由555定时器构成的多谐振荡器来实现1s时标；在这个电路中，定时元件除电容C外，还有两个电阻RA和RB，它们串联在一起电容C和RB的连接点接到两个比较器C1和C2的输入端R和S(6脚和2脚)，RA和RB的连接点接到放电管T1的输出端Q’(7脚)。主要由公式：T=0.7(RA+2RB)C由于RB>>RA,T=1,设RA=100欧，推断出RB=30千欧，C=24微法。（555多谐振荡器功能说明如下）①74LS74双D触发器分频来实现4s。74LS74是上升沿D型触发器采用肖特基TTL电路以提高运行速度

6、。每个触发器都有各自的清零和置位输入端，以及互补的Q和Q输出端。当555多谐振荡器有1秒脉冲输入到第一个D触发器D端时，在上升沿时刻，D端的输入信号传送到Q输出端，直到第二个上升沿时刻，再输出，从而第一个D触发器输出2秒，再把2秒输入到第二个D触发器D端时，在上升沿时刻，D的输入信号传送到Q输出端，直到第二个上升沿时刻，再输出，从而实现4秒。1.灯控电路：10进制计数器（74LS164）它由74LS164组成扭环形计数器，然后经译码后，输出十字路口南北、东西二个方向的控制信号。其中黄灯信号须满足闪耀，并在夜间时，使黄灯闪亮，而绿、红灯灭。（74LS164功能说明如下）2.时控电路：显

7、示控制部分，实际是一个运时控制电路。当绿灯亮时，使减法器开始工作，每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器减到0为止。译码器可用74LS248BCD码七段译码器，显示可用LC5011-11共阴极的显示器，计数器可用74LS168的二十进制减法计数器。（功能说明如下）三器件功能说明：1．现以555定时器构成的振荡器来说明：①暂稳态Ⅰ电容C由回路VCC→R→C地充电，充电时间常数τ1=(RA+RB)C,电容C上电位vc随时间t按指数规律上升，趁向Vcc值，在此