简易交通灯控制电路的设计

沈阳航空航天大学

程设计

（说明书）

课程设计任务书

课程名称电子线路课程设计

课程设计题目 _________ 简易交通灯控制电路的设计 ___________

课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

1东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间25s。

2. 东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。

3•南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间15s。

4.如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车辆通行, 特殊情况过后能恢复正常。

二、设计要求

1. 在选择器件时，应考虑成本。

2. 根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求

1. 根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真

2. 进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料

1.童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006

年

2•阎石，数字电子技术（第五版）.[M]北京：高等教育出版社，2005.

3. 陈孝彬，《555集成电路实用电路集》.高等教育出版社2002-8.

4. 王刚《TTL集成电路应用》.机械工业出版社2000-10.

五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表:

指导教师签字：

年月日

一、 概述

简易交通灯电路是脉冲数字电路的简单应用，设计了交通信号灯不同方向在不同 的时间倒计时内，亮不同的的信号灯的功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此 交通灯可以在实现东西、南北方向红黄绿灯的颜色转换，接下来就是按照4个阶段循环 发光，并且如果发生紧急事件看，可以手动控制四个方向红灯全亮，禁止该道路的车 辆通行，特殊情况过后才能恢复正常。这在当今社会交通中具有广泛的应用价值，有 效的减少交通拥堵和交通事故。

本电路主要有四个模块构成：555脉冲发生器、5倍分频器、倒计数器、主控制电 路和手动控制电路。整个电路是有秒脉冲提供脉冲，有计数器进行计数功能向译码显 示电路显示倒计时，而且也控制三种灯泡的发光。

二、 方案论证

2.1设计思路

根据设计要求，十字路口车辆运行情况只有4种可能：1)设开始时东西方向绿灯 通行，南北红灯不通行，持续时间为 25s 。2)25s 后，东西方向绿灯变黄灯，南北方 向红灯保持不变，持续时间为 5s 。3)5s 后，东西方向黄灯变红灯禁止通行，南北方 向红灯变绿灯通行，持续时间为15s 。4)15s 后，东西方向红灯不变禁止通行，南北 方向绿灯变黄灯，5s 后又回到第一种情况，如此循环反复。因此，要求主控制电路也 有4种状态。其控制原理框图如图1所示。

图1简易交通灯电路的原理框图

方案一：

用

555

构成的多谐振荡器产生秒脉冲，分别给两个不同的电路循环提供刺激

脉冲信

号，然后用分别对东西干道和南北干道建立电路循环圈。

原理是当前一计数器

倒计时结束时，产生进位脉冲来控制后一计数器开始工作，而此计数器自身停止工作。以此进行循环，就可以实现不同时刻电路的显示

。

方案二：用555构成的多谐振荡器产生秒脉冲，根据简单移位寄存器只有四个状态，与此时的正好完全相同，因此用移位寄存器构成系统的主控模块，驱动信号灯的显示和计数器的预置数，同时在东西干道和南北干道上各只需要一个计数器。根据不同时刻移位寄存器给计数器进行预置数，可以显示不同的倒计时。

方案三用555构成的多谐振荡器产生秒脉冲，分别设计25位计数器，两个5位计数器, 15位计数器。作用是实现对四个不同进制计数器的芯片选择，而其余四个计数器作为数码管的显示控制计数器，分别显示不同时刻的计数。

方案三虽然电路复杂，但逻辑关系清晰，单路一但启动可自动循环，不需要任何开关控制但是在后一计数器开始计数的时候并不能保证前一计数器停止工作。因此我们选择方案三来完成设计。

三、电路设计

3.1 555脉冲发生器电路

由集成逻辑门与RC组成的时钟源振荡器或由集成电路定时器555与RC组成的多

VGC

图2 555脉冲发生器

谐振荡器作为时间标准信号源，其单脉冲电路如图

vcsy

>R2

r=iohF ic=ov辛伽F

■ Cf

2

555 VIRTUAL

> ■* »]

(39)

--

coy • ■

本实验选取多谐振荡器来产生秒脉冲。多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时毋须外加发脉冲，就能输出一定频率的矩形脉冲（自激振荡）。用555实现多谐振需要外接电阻R1, R2和电容C,并外接+5V的直流电源。只需在+VCC端接上+5V 的电源，就能在4脚产生周期性的方波。用555组成的脉冲产生电路：R仁R2=470*100

Q C=10 nF

3.2倒计时电路数字显示电路

十字路口车辆运行情况只有4种可能，实现这4个状态的电路，可用两个触发器构成，也可用一个二-十进制计数器构成。所以我用二-十进制计数器74LS192实现。如图3所示.

两个数码管是有两个74LS192共同控制的，然后有74LS48实现对数码管的显示编码。刚开始的时候是对数码管的高电位一个初始值，对低电位为0.当高电位初始值减数到0且开始借位时，对低电位一个初始值，此时高电位初始值为0.

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功

能，利用74LS192进行25s、5s、15s的计数倒计时。数码管显示电路：主要是有数码

管和两个74LS48转码芯片实现显示数字的.如图4所示。

图3倒计数器电路及引脚图

设计要求将各个倒计时时间用数码管显示出来。数码管有两种，七段数码管和集成七段数码管。七段数码管显示的有七个输入端，分别对应数码管发光的七段而集成七段显示数码管是将7447集成到数码管内部。输入端只有四个，分别于计数器的四个输出端相对应，所以实验中采用集成七段显示数码管。

Ab

■

■

rr

1

1 O--9

74LS192N

PO Q0

Fl Q1

P2 Q2

巴Q3

CPu TCu CP D

TC D PL

MR

3 2-6-7

12