交通灯控制器数字电路的设计及仿真

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1、数字技术数控技术与应用交通灯控制器数字电路的设计及仿真刘建华1，2龚校伟1崔雅君1(1.上海工程技术大学高职学院上海200437；2.上海市高级技工学校上海200437)摘要：本文针对十字路口的交通灯控制器及其数字显示功能进行设计。控制部分以同步十进制计数器为控制芯片构成模拟8进制计数器及BCD码显示器构成的显示电路组成；受控部分即A街道、B街道共计六盏灯。在完成电路设计的基础上采用Multisim仿真软件实现对电路功能的仿真。关键词：模8计数器Multisim2001交通灯控制器BCD码显示器中图分类号:TN702文献标识

2、码：B文章编号：1007-9416(2012)01-0001-031、交通灯控制器的功能及要求和运算的结果；另一方面用于监视数字系统的工作情况。设计目标及任务分析。本逻辑系统电路采用CTCMOSIC，这是一种采用CMOS-TTL本设计的交通灯系统工作的十字路口由A、B两条交叉的道路混合集成工艺的CMOS逻辑电路。因此，它既具有一般COMS集成组成，要求实现的控制过程为：电路的各种特点，还具有一般CMOSIC所欠缺的强驱动特性，即所A街道绿灯亮，同时B街道红灯亮，保持3秒；3秒后A街道绿灯谓的低能耗、强驱动的特性，是一种COM

3、S-TTL兼容的集成电路，熄灭，黄灯亮，保持1秒；1秒后A街道黄灯与B街道红灯同时熄灭，继具有静电功耗低（一般为微瓦数量级）；电源电压范围宽（4～15V），而A街道红等亮，B街道绿灯亮，并保持3秒；3秒后B街道绿灯熄灭，黄灯亮，保持1秒；1秒后A街道红灯与B街道黄灯同时熄灭，继而A街道绿灯与B街道红灯亮。依照上述过程如此循环。路口交通灯控制系统与其他控制系统一样，划分为控制器和受控电路两部分。根据交通灯控制器的设计要求，本课题需要实现一个8秒的周期循环控制。整个系统由一个模8计数器和6个交通灯组成，为了更直观地观察模8计数器

4、工作过程及交通灯的受控状态，电路中接入BCD码显示其显示循环过程。2、交通灯控制器数字电路设计2.1模8计数器设计74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器,功能管脚图及功能说明分别如图1和表1所示。因为74LS160兼有异步置零和同步预置数功能，所以置零法和置数法均可采用。图2所示电路是采用异步置零法接成的八进制计数器。由于要产生8s的控制信号，所以图2模8计数器CLK端输入1Hz的脉冲信号，而8s一循环相当于摸8计数器，即0000-0111，当计数器计成QDQCQBQA=1000状态

5、时，非门74LS04D将QD=1的信号转化为低电平信号给CLR端，将计数器置零，QDQCQBQA回到0000状态。2.2显示电路译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号或另外一个代码。在数字测量仪表和各种数字系统中得到广泛图174LS160管脚图的采用，一方面供人们直接读取测量表174LS160管脚说明引脚功能引脚功能1异步清零端9预置数控制端2上升沿触发时钟脉冲10计数器允许端3预置数输入端11计数器输出端4预置数输入端12计数器输出端5预置数输入端13计数器输出端6预置数输入端14计数器输出端

6、7计数器允许端15输出的进位信号图3电路控制部分1数字技术数控技术与应用适宜与各种电平的电路相匹配；抗噪声能力大。直流噪声容限可达45%电源电压；负载能力强，可直接匹配驱动LED数码管等特点。完成的设计的电路图如图3所示。3、交通灯控制器电路实现及仿真2.3交通灯逻辑表达式的设计根据上述逻辑表达式，可以用门电路画出相应的电路图。在完首先对A街道绿灯（GA）的设计进行分析。根据设计要求GA的成电路设计后就可以采用Multisim软件进行仿真分析，其步骤为：时序波形如图4a)所示；根据波形图得到GA真值表，如表2所示；得创建仿真

7、电路原理图→电路图选项的设置→使用仿真仪器→设定到真值表后可以根据卡诺图的步骤进行卡诺图化简如图6b)所示。仿真分析方法→启动Multisim仿真。化简后的逻辑表达式为：步骤一：按照常规方式从各元件库中调用元器件放置到电路窗口中，并按照已经计算好的参数对元器件进行相应的设置。同理可以得到A街道黄灯（YA）、A街道红灯（RA）、B街道绿灯Multisim的界面上的InUseList栏内列出了电路所使用的所有元（GB）、B街道黄灯（YB）、B街道红灯（RB）的化简后的逻辑表达式，器件，使用它可以检查所调用的元器件是否正确。放置完

8、所有元器分别为：······下转第4页RA=QCYB=QAQBQCa)b)图4GA时序波形图和卡诺图表2GA真值表QDQCQBQAGAQDQCQBQAGA000011000×000111001×001011010×001101011×010001100×010101101×a)b)0110