基于ttl的简易交通灯设计与仿真

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1、第31卷第10期绍兴文理学院学报Vol．31No．102011年12月JOURNALOFSHAOXINGUNIVERSITYDec．2011＊基于TTL的简易交通灯设计与仿真曾菊容(宜宾学院物理与电子工程学院，四川宜宾644000)摘要:根据十字路口交通灯的工作特点，采用TTL系列集成电路实现其功能，并通过Multisim软件平台进行仿真调试，验证了设计的正确性．与其它实现方式相比，该方法具有电路结构简单、调试方便等优点．关键词:TTL;交通灯;Multisim中图分类号:TB331．2文献标识码:A文章编号:1008－293X(2011)10－

2、0047－03交通灯设计是电子类学科专业学生常见的一种课题设计，可以通过单片机、FPGA、PLC等方式来实现，但对只学过《模拟电子技术》和《数字电子技术》课程的初学者来说，实现交通灯的设计是具有一定挑战性的，由于该设计题目贴近生活，所以很容易激发学习者的学习兴趣，能体现他们对电子技术基础课程相关知识的综合应用能力，锻炼对电子设计软件的使用能力．文中利用TTL数字集成电路实现了简易交通灯的设计．其具体功能为:a．按照交通灯实际控制规则控制灯的亮灭;b．绿灯亮表示通行，通行时间为30s;c．黄灯为过渡状态，其亮2s后实现绿灯和红灯的转换．1交通灯总体

3、设计框图〔1〕交通灯整体设计框图如图1所示，其中灯循环点亮时序电路按照交通灯实际控制方式循环点亮红、黄、绿3个灯，由两个D触发器来构成的时序电路实现，D触发器的时钟信号由控制电路提供．定时电路由计数器实现，完成30s和2s的定时，每个定时时间到通过控制电路提供时钟信号给D触发器，使灯亮的状态改变，同时定时器又由灯循环点亮时序电路的状态通过控制电路来启动定时．计数器的计数脉冲通过秒信号发生器产生，此处用555定时器构成多谐振荡器产生．显示电路就由红、黄、绿3个灯组成．2各部分电路设计2．1灯循环点亮时序电路的设计根据时序电路设计的步骤，首先确定电路

4、的状态数，红、黄、绿3个灯转换有4个转换过程，列出电路的状态转换表如表1所示．选择两个D触发器实现时序电路．**由表1可写出电路的状态方程为:Q0=Q0Q1，Q1=Q'1，由于采用D触发器实现，所以可得电路的驱动方程为:D0=Q0Q1，D1=Q'1，电路的输出方程为:R=Q'0Q'1，Y=Q1，G=Q0Q'1，由驱动方程和输出方程可以画出灯循环点亮时序电路的原理图，如图2所示．*收稿日期:2011－12－06作者简介:曾菊容(1978－)，女，四川资中人，讲师，主要从事数字系统集成和EDA技术的教学和研究．48绍兴文理学院学报(自然科学)第3

5、1卷2．2定时电路设计定时电路采用计数器来实现，74LS192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有异步清除和异步置数等功能，其功能表如表2所示．红灯和绿灯分别亮30s，用74LS192实现定时，只需要对输入周期为1s的时钟信号计数30次就可以了，所以需要用两片74LS192实现30s定时，黄灯亮2s，再用另一片74LS192实现2s定时，电路原理图如图3所示．在图3中，74LS192①片和②片实现30s定时，①片和②片之间采用串行进位方式，秒时钟信号从①片CPu引入，即①片计数10次，②片加1，两片计数通过红灯信号和绿灯信号控制．当红灯

6、亮时，红灯信号为高电平，绿灯信号为低电平，通过异或门输出高电平，再取反变为低电平使①片和②的清零端无效，计数器开始计数．当②计数到3(0011)时马上把输出端置成9，产生进位信号，即CO'端输出一个负脉冲，通过与非门得到一个正脉冲，加到灯循环点亮时序电路使电路状态改变，即黄灯亮．此时红灯信号和绿灯信号为低电平，通过异或门和反相器后得到一高电平信号，使①片和②片清零，相当于停止计数．黄灯亮时③片工作，当计数到2(0010)时马上把输出端置成9，③片就产生负脉冲进位信号，同样使灯循环点亮时序电路输出状态发生改变，③片停止计数，①片和②片又开始计数，如

7、此重复．2．3秒信号发生器设计〔2〕时钟产生电路如图4所示，由555定时器构成的多谐振荡器产生，其振荡频率为:T=(R1+2R2)Cln2．其中R1=R2=48kΩ，C=10μF，则T=1s3总体电路设计将图2、图3、图4按照相互之间的关系连接起来就构成一个方向(比如东西方向)交通灯的控制电路，另一个方向(南北方向)交通第10期曾菊容:基于TTL的简易交通灯设计与仿真49灯只需将东西方向的红灯和绿灯交换点亮就可以了．图5为东西方向通行(绿灯亮)，南北方向禁止通行(红灯亮)的Multisim仿真图．当东西、南北方向的黄灯亮时，表示两个方向正处于红灯

8、和绿灯的交换状态．4结束语交通灯控制器是人们生活中非常熟悉的一种电子设备，用它来作为电子信息类课程教学中的课程设计题目，更能激发学生的学