数字电路交通灯设计

WuYi University

数电课程设计

题目：两路交通灯设计

院系：电子工程系

专业：电子信息工程

班级：电信（2）班

学号： ***********

学生姓名：**

指导教师：***

2011年6月

两路交通灯设计

摘要

本文主要对此次数电开放实验进行总结性报告，罗列了电路的电路原理与流程图、硬件结构设计、焊接与调试。对于出现的问题进行解释说明其一系列后续工作的介绍。

Abstract

In this paper, the number of power open to this experiment summary report, a list of the circuit schematic and flow diagram, hardware design, welding and debugging. For the problems to explain a series of follow-up work on its introduction.

1．绪论

交通信号灯与我们的生活紧密相连，设计交通灯不仅具有实用性,还加深了本人对数字电路理论知识的理解。通过这次动手实验，死板的课本知识就融入到动手能力中去了。

《数字电路》是一门发展迅速，实践性很强的电子技术专业基础课程。由于数字电子技术具有很强的灵活性，我们的日常生活已经越来越离不开它了。用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。

由于数字电路技术的逻辑性很强，用它来设计交通灯的控制系统很容易实现。只要数字集成块在一定范围内输入，都能得到确定的输出，调试起来也比较容，电路的工作状态会比较稳定。

这次的设计就是通过一些基本的数字芯片组合来实现对十字路口交通等的六个不同信号灯的控制，另外还加以倒计时数码管显示。以做到十字路口信号灯的仿真模型，这个电路的设计看似较为复杂，其实就是一些基本的数字电路组成。只要将整个电路的基本方向确定下来，画出电路流程图，在对各项功能进行设计，一步步突破，最后进行整理总结。

2硬件电路结构设计

2.1设计要求及电路流程图

2.1.1设计要求

1.设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；

2.必须独立完成设计课题；

3.合理选用元器件；

4.按时完成设计任务并提交设计报告。

2.1.2电路流程图

根据实际的交通信号灯，设计一个交通灯信号控制器。甲、乙车道交替通行，甲车道每次放行25秒，乙车道放行25秒，绿灯亮表示通行，红灯表示停止。每次绿灯变红时黄灯先亮5秒。该交通灯控制系统的组成框图如下图2-1所示。状态控制器主要记录交通灯的工作状态，通状过状态译码器点亮相应状态的信号灯，秒信号发生器产生整个定时系统的时间脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到每一种工作状态持续时间。减法计数器的减进位脉冲使状态控制器完成状态转换，同时减进位根据系统下一个工作状态决定下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由bcd译码器译码，数码管显示。

图2-1电路流程图

2.2单元电路设计

2．2.1状态控制器设计

根据电路流程图，各信号

灯工作顺序流程如2-2

图，信号灯四种不同状态

分别用S0（甲车道绿灯

亮，乙车道红灯亮），

S1(甲车道黄灯亮，乙车

道还是红灯)，S2（甲车

道红灯亮，乙车道绿灯

亮），S3（甲车道还红灯

亮，乙车道黄灯亮）表示，

其状态编码及状态转换

图如图2-3所示。

图2-2信号灯流程

图2-3信号灯状态转换图

根据上述流程图和状态转换图，我们可以用一个两位十进制计数器实现，如74160，再用一个3线8线译码器74138译码器与显示电路相连。电路图如下。

图2-4状态译码器电路图

其中74160的CLK接受来自减法计数器的借位输出，74138的Y0、Y1、Y2、Y3去置数和控制信号灯的状态。当减法计数器高位同时出现借位时就会给clk一个脉冲，由于减计数器借位输出为低电平，而160需要高电平触发，所以加一个非门。经过74138译码后控制交通灯的状态变化以及置数的变化，从而控制整个系统，其中74160的QC 端经过一个非门接其置数端，当QC为1时，计数器置数回到0，从而控制电路的状态循环，同时QA，QB的变化经过译码器74138后控制整个电路及交通灯的循环。

74LS160芯片介绍:

74LS160 是一个具有异步清零、

同步置数、可以保持状态不变的

十进制上升沿计数器 ,管脚图

如2-5。只有当 EP、ET 均为高

电平时160才能正常工作。CLR

为清零端。表2-1为160功能表

图2-5芯片160管脚图

表2-1芯片160功能表

2.2.2交通等状态显示设计

整个交通灯状态分为四部分，真值表与状态如表2-2。横纵向干道的红、黄、绿信号灯主要由状态控制器输出决定。用1表示灯亮。用0表示灯不亮。

表2-2交通信号灯真值表

由真值表可知各信号灯的逻辑函数表达式为：

G=/Y0

Y=/Y1

R=/Y2+/Y3=/(Y2Y3)

g=/Y2

y=/Y3

r=/Y0+/Y1=/(Y0Y1)

可画出交通灯信号控制图，如图2-6所示。