交通信号灯控制电路的设计

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1、一、概述1.本次课设是交通信号灯控制电路，该电路主要可分成时序电路、计时电路、控制电路、显示电路、检测电路五部分。2.各部分功能实现如下：时序电路产生秒脉冲，用555定时器来实现。计时电路分别给出6秒，4秒，25秒，4秒的信号，用74LS160实现计时功能。控制电路控制计时电路的四种不同情况。显示电路通过二极管显示灯显示主、支干道的情况。检测电路主要检查主干道是否有超过3辆车在等待，当超过3辆车在等待，用一个自动回复开关改变控制电路相应的计数状态，进而改变主、支干道二极管显示状态。二、方案论证方案一：利用555产生秒脉冲。由设计要求可知，计时电路需产生6s，4s，25s,4s四种不同的计数

2、方式，共39s。用74LS161分别产生6s，4s，25s定时器，把以上几种情况分别送给JK触发器，使其产生00，01，10，11四个状态，将四个状态送74LS138译码后经显示电路显示。a)主干道：绿灯（a）、黄灯（b）、红灯（c与d）b)支干道：绿灯（c）、黄灯（d）、红灯（a与b）特点：使设计要求的四个状态合理分配。方案二：利用555作为秒脉冲，用两片74LS160做并联清零分别做成6s、4s、25s、4s四种不同的计数方式，且每次的清零信号同时给另一片74LS160作为脉冲信号让其计数，使其产生00，01，10，11四个状态，然后通过74LS138形成四种不同的情况，分别为Y0（6

3、s）、Y1（4s）、Y2（25s）、Y3（4s）,经显示电路显示。a)主干道：绿灯（Y0）、黄灯（Y1）、红灯（Y2与Y3）b)支干道：绿灯（Y2）、黄灯（Y3）、红灯（Y0与Y1）特点：思路明确简单易懂综合对比方案一与方案二：方案一相对元器件数目种类较少，焊接方便，但运行不稳定；方案二运行稳定且调试方便。综合对比选择方案二作为设计方案。三、电路设计1.555秒脉冲设计电路①秒脉冲可以由函数信号发生器产生，也可以由555定时器组成多谐振荡器产生。12②本实验采用555定时器组成的多谐振荡器，采用图1所示接法，充电电流流经R1和R2，放电电流只流经R2，因此电容的充电时间变为T1=（R1+R

4、2）C1ln2，放电时间变为T2=R2C1ln2，故得脉冲的占空比为q=（R1+R2）/(R1+2R2)，若取R1=R2，则q=66.7%，相应的周期变为T=（R1+2R2）C1ln2，取C1=820nF。为了使输出波形稳定，取R1=R2=8K。具体电路如图1所示。图1多谐振荡器2.控制电路计数电路74LS138译码器清零信号图2控制电路说明：由图2所示的电路不难看出，控制电路通过74HC04、74HC20、74HC10、74HC21门电路控制计数电路的清零信号，当计数电路从0开始计数到612时，控制电路产生低电平的清零信号同时使计数电路清零。然后当计数电路在从0计数到4时，控制电路产生低

5、电平的清零信号同时使计数电路清零。再当计数电路从0计数到25时，控制电路产生低电平的清零信号同时使计数电路清零……如此循环产生低电平的清零信号。3．计时电路555脉冲信号清零信号图3计时电路说明：如图3电路所示，计时电路由两片74LS160并行进位方式且整体进行清零构成，首先从0计数到6，然后清零从0计数到4，再清零从0计数到25，清零……如此循环计数。4.显示电路74LS138译码器图4显示电路12说明：如图4电路所示，显示电路通过74LS138、Y1、Y2、Y3的四个状态输出来控制主干道和支干道的六个二极管，主干道：绿灯（Y0）、黄灯（Y1）、红灯（Y2与Y3）；支干道：绿灯（Y2）、

6、黄灯（Y3）、红灯（Y0与Y1）。由设计要求知：a)当主干道为绿灯(计数电路从0计数到6，译码器的Y0有效)和黄灯(计数电路从0计数到4，译码器的Y1有效)时，支干道要求一直为红灯，此时通过74LS32来实现支干道在前6s时一直为红灯。b)当支干道为绿灯(计数电路从0计数到25，译码器的Y2有效)和黄灯(计数电路从0计数到4，译码器的Y3有效)时，主干道要求一直为红灯，此时通过74LS32来实现主干道在后29s时一直为红灯。5.检测电路检测电路如图5所示控制电路计数信号图5检测电路检测电路主要是相对主干道是红灯、只干道是绿灯这一情况而言，如果检测到主干道少于3辆车在等待，那么支干道继续当前

7、状态；如果检测到主干道超过3辆车在等待，这时需要按下自动回复开关J2。按一下J2后，开过由当前的上端跳转到下端，这时与接地端导通，产生清零信号给控制电路，开关接通地端立即回到上端，当前电路进入主干道是红灯，只干道是黄灯这一状态。12四、性能的测试1.计时电路性能调试（a）六秒测试电路如图6所示。清零信号脉冲信号图6主干道绿灯6s（b）四秒测试电路如图7所示。清零信号脉冲信号图7主干道黄灯灯4s12（c）二十五秒测试电路如