红绿灯控制电路设计

GD® EE3 微电子制造工程专周设计报告

课题：红绿灯控制电路

指导教师：张松

设计人员：胡发恩

班级：1206012

学号：31

完成日期：2014年6月26日

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FT 、设计思路

1、题目：红绿灯控制器

2、设计要求具有以下功能

（1）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；（2）东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮；（3）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；（4）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。

有时间显示（顺时），时间（红灯时间大于15 秒）3、设计条件

根据实验室提供的小规模电路进行设计。

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I •字路口交通示意图

二、设计框图和概述1、设计框图

计数系统

2、整体概述

首先，脉冲发生电路是用来给计数芯片产生脉冲的，以便计数芯

片可以正常工作。控制系统使整个电路的核心，它控制着红绿灯的亮灭、数码管的显示以及控制计数时间。技术系统我可以用74LS160

和74LS161来实现，采用置数或者清零的方法都可以实现某一时间段的计数。译码系统是用来显示时间的，它将技术系统所记录的时间用数码管显示出来，以便更清楚的知道红绿灯亮灭的时间。最后的红绿灯部分用红黄绿三种发光二极管将设计的电路功能直观的表达出来。

三、各单元电路的设计方案及原理说明

1、脉冲发生电路：

我用555定时器实现产生脉冲的功能。

如下图，电容C被充电，当V上升到2V

CC

时，使为低电平，同时放

3

电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，V下降。当V下降到V|C时，V 翻转为高电平。当放电结束时，T截止，V CC将通过R、

R2

向电容器C 充电。当V 上升到 吆 时，电路又翻转为低电平。如

3

此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电 路的振荡频率为：f

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=1H Z ,贝卩各参数如图：

C(Ri 2R2)

R1

44 KOhm

QM

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2、计数系统：

根据实验的要求我只用显示一个红灯的时间就可以了， 所以根据我设

计方案，是打算让红灯保持 25秒的时间，也就是数码管需要显示的 最大数字是25,因此可以用两个74LS160计数芯片来实现。该计数 器能同步并行预置数据、异步清零，具有清零置数，计数和保持四种 功能，且具有进位信号输出端，可串接计数使用。我采用的是计数清 零的方法来实现从0到25的计数，两块芯片接在同一秒冲上的，所 以是同步清零的方法。

S25

=0010, 0110 原理图如下:

R2 55 kOhm

WuF

7436D

3、译码系统：译码我采用四管脚的数码管来显示时间

4、控制系统: 首先根据设计要求，将控制器输出的四种工作状态，翻译成6个信号

灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如下 表所示：（表中1代表亮，0代表灭） 状态

Q1 Q2 红灯

黄灯 绿灯

红灯 黄灯 绿灯

0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0

0 0 1 1 0 0 1 1

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从上表得出，红绿灯状态的转换需要四个状态来实现，这个部分我用

74LS163计数器芯片来实现。将列出的真值表进行化简，得到了各个灯的逻辑函数：

红灯»ffifT I - Qi Q?-绿灯1 = Qi Q?

红灯2-Q I ,ittr2= QiQ2 > 绿灯2- QiQ2

接着用74LS04和74LS08来实现各个灯的功能，将74LS161的低两位分别接到这两个芯片的对应管脚，这样就把控制系统给实现了。

部分仿真电路图如下:

最后将各个分开的部分整合为一个电路，把各个系统级联起来，整个电路连接在一起，实现交通红绿灯的功能。

各系统级联后的仿真电路图：

元件清单： 74LS160计数器芯片 两片 74LS163计数器芯片 一片 74LS10二输入与非门芯片 一片 74LS86两输入四异或门芯片 一片 74LS04六反相器芯片 一片 74LS08两输入四与非门芯片 一片 555时基电路芯片 一片 四管脚数码管 两只

电阻 两只（44K 、50K ） 电容 两只（0.01 f 、10 f ） 电源 一只（5V ）

发光二极管 六只（2红2绿2黄） 导线

若干

△仿真过程截图如下

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