电气与信息工程系数电课程设计--交通信号灯控制器

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1、湖南工程学院课程设计课程名称数电课程设计课题名称交通信号灯控制器专业自动化班级1191学号8姓名徐瑞先指导教师周京广老师2013年03月28日一、课程设计题目交通灯控制系统设计二、设计的任务和要求1）在严格具有主、支干道的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。要求：在十字路口的两个方向上各设一组红黄绿灯；顺序无要求；2）设置一组数码管，以倒计时的方式显示允许通行或禁止通行时间。红（主：R,支：r）绿（主：G，支：g）黄（主：Y，支：y）三种颜色灯，由四种状态自动循环构成（GràYràRgàRy）;并要求不同状态历时分别为：Gr:40秒，Rg:30秒，Yr,Ry:5秒。三、

2、系统总体设计方案及系统框图方案一：芯片设计（1）芯片功能及分配交通灯控制系统主要由控制器、定时器、译码器、数码管和秒脉冲信号发生器等器件组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。1）系统的计时器是由74LS161组成，其中应因为绿灯时间为30秒，所以绿灯定时器由两块74LS161级联组成.74LS161是4位二进制同步计数器，它具有同步清零，同步置数的功能。2）系统的主控制电路是由74LS74组成，它是整个系统的核心，控制信号灯的工作状态。出

3、翻译成6个信号灯的工作状态。整个设计共由以上三部分组成。（2）设计原理：1)总体方案如图：2）各单元电路的设计：1.秒脉冲信号发生器时钟信号产生电路主要由555定时器组成震荡器，产生稳定的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路根据需要产生秒脉冲，电路图如下图所示：2.主控制电路：D1=Q1/Q2+/Q1Q2(/表示取非)D2=/Q2CLK=CO2CLR和PR均置1.主控制电路可产生00---->01---->10---->11----00控制信号。3.红绿灯显示电路红绿灯显示也是表示电路所处状态，其主控电路的状态一一对应，受到主控电路控制，即主控电路的输出决定了主干道和

4、支干道的红绿灯的亮灭情况。表如亮用1表示，灭用0示，则有:Q1Q2主黄(Y)主绿(G)主红(R)支黄(r)支绿(y)支红(g)00100001010010101000110011010001所以，R=Q1/Q2+/Q1Q2,Y=/Q1/Q2,G=Q1Q2;r=/Q1/Q2+Q1Q2,g=Q1/Q2,y=/Q1Q2.电路图如图：4.计时部分电路A)计时器状态产生模块：设计要求对不同的状态维持的时间不同，限于实验室器材只提供74LS161.因要以十进制输出，且有一些状态维持时间超过10秒，则必须用两个74LS161分别产生个位和十位的数字信号。故计数器能够完成计时功能。因而采

5、用两个74LS161级联完成计时器状态产生模块设计。设计思路：(1)实现所需模值将74LS161的时钟cp接秒脉冲。74LS161计数器是采用加法计数，要想倒计时，则在74LS161输出的信号必须经过非门处理后才能接入数码管的驱动74LS48，故在设计不同模值计数器确定有效状态时，要以0000，0001-----1111这些状态中靠后的状态为有效状态。我采用异步置数法完成不同模值转化的实现。a)实现模5的倒计时有效状态1011—1100—1101—1110—1111取非即为0100—0011—0010—0001—0000即4------3-------2--------1

6、---------0b)实现模9的倒计时有效状态0110—0111—1000—......—1111取非即为1001—1000—0111—0110—......---0000即9---8---7---6---5---4---3---2---1---0（2）对控制个位输出的74LS161设计本人利用系统的状态量Q1,Q2控制74LS161的置数端D0D1D2D3。当系统处在Gr或Rg状态时，个位的进制是十（模10），即逢十进一，当系统处在Yr或Ry状态时，个位的进制是五（模5），即逢五进一，模10时，有效状态为0110，0111，1000，-----1111，置D3D2D1

7、D0为0110，模5时有效状态为1011，1100，1101，1110，1111，置D3D2D1D为1011，由此有，Q1Q2D3D2D1D000101110110001011110110所以，D0=D3=/Q2D1=1D2=Q2当状态为1111时，74LS161的状态必须跳到进入下一个循环，此时进位输出CO为1，可给CO取非然后接入置数端LD。对于使能端ETT,ETP均接1.（3）对控制十位输出的74LS161设计。同设计控制个位输出的74LS161基本类似，本人用系统状态量A,B控制十位74LS161的置数端D3D2D1D