交通灯控制电路设计与制作

交通灯控制电路设计与制作摘要I
1 方案设计与选择1
1.1方案一原理设计1
1.2方案二原理设计2
2 单元电路设计4
2.1 秒脉冲信号发生器4
2.2 五进制计数器5
2.3 移位寄存器7
2.3 信号灯操纵13
2.3.1 红灯信号操纵13
2.3.2 绿灯信号操纵13
2.3.3 黄灯信号操纵13
3 元器件清单14
4 制作及调试15
4.1 制作15
4.2 调试15
4.3 调试过程中发觉的咨询题及解决16
终止语17
参考文献18
交通灯操纵电路设计与制作
1 方案设计与选择
要求设计一个十字路口的交通灯操纵电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时刻都设为25秒，黄灯先亮5秒，才能变换运行车道，黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。

按照要求要用
到1Hz
1.1
图1-1 交通灯操纵原理图1
第一用NE555定时器产生1Hz脉冲作为时钟脉冲信号源，用74LS161构成五进制计数器，每五秒自动清零，同时给74LS164移位寄存器一个脉冲信号，使寄存器移位，然后通过74LS164移位寄存器分不实现5秒，20秒，25秒的循环操纵，分不使对应的黄灯，绿灯，红灯亮。

最后用黄灯信号和秒冲信号源进行与逻辑运算，使得黄灯能够每秒闪耀一次。

交通灯操纵电路图1如下图1-2所示：
图1-2 交通灯操纵电路图1
1.2方案二原理设计
交通灯操纵原理图2如下图1-3所示：
图1-3 交通灯操纵原理图2
用两片NE555定时器分不产生0.2Hz 和1Hz 的脉冲信号，0.2Hz 的信号给
74LS161计数器，实现5秒触发一次，74LS161构成十进制循环计数，然后接7442
四线-十线译码器对计数器的信号进行译码，信号通过非门，与非门的组合后接
秒脉冲发生 器 操纵器 译码器 信号灯 0.2Hz
1Hz
到适当的交通灯上。

1Hz的脉冲信号与黄灯信号逻辑与，实现每秒闪耀一次。

交通灯操纵电路图2如下图1-4所示：
图1-4 交通灯操纵电路图2现在选择第一种方案来实现交通灯操纵电路。

2 单元电路设计 2.1 秒脉冲信号发生器
时钟信号产生电路要紧由NE555定时器组成震荡器，产生稳固的脉冲信号，送到状态产生电路，状态产生电路按照需要产生一定的“0” 、“1 ”信号，电路图如下图2-1所示：
图2-1 秒脉冲发生电路
因现在间周期确实是： T=)2(7.021R R +C=1s
图2-2 NE555管脚图 2.2 五进制计数器
C
R V V C R t CC CC
W 2227.03
10320ln =--=C R R V V V V C R R t CC CC
CC CC W )(7.03
231
ln
)(21211+=--+=(2-1)
(2-2)
要实现五进制计数，用74LS161四位二进制同步加法计数器，该计数器能同步并行预置数据，具有清零置数，计数和保持功能，具有进位输出端，能够串接计数器使用。

它的管脚排列如图2-3所示：
图2-3 74LS161管脚图
管脚图介绍：
时钟CP和四个数据输入端P0~P3
清零/MR
使能CEP，CET
置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
下图为74LS161的功能表：
表2-1 74LS161功能表
从74LS161功能表功能表中能够明白，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0赶忙为全“0”，那个时候为异步复位功能。

当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分不与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置
数功能。

而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。

74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q 3·CET。

合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161能够组成16进制以下的任意进制分频器。

因此能够利用一片74LS161实现五进制加计数，将CR=LD=EP=ET=“1”，D3,D2,D1,D0接地，二进制的五为（0101），故将Q2,Q0连到同一与非门后接CR清零端，每五个脉冲清一次零，实现五进制加计数器。

电路连接图如下图所示：
图2-4 五进制计数器电路图
2.3 移位寄存器
74LS164为8位移位寄存器，当清除端（CLEAR）为低电平常，输出端（QA－QH）均为低电平。

串行数据输入端（A，B）可操纵数据。

当A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。

当A、B 有一个为高电平，则另一个就承诺输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。

引出端符号
CLOCK 时钟输入端
CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）
A，B 串行数据输入端
QA－QH 输出端
逻辑及封装图
图2-5 74LS164封装图
图2-6 74LS164逻辑图74LS164管脚图
图2-7 74LS164管脚图
真值表
表2-2
74L
S164
真值表
H－高电平L－低电平X－任意电平↑－低到高电平跳变
QA0,QB0,QH0 －规定的稳态条件建立前的电平
QAn,QGn －时钟最近的↑前的电平
极限值
电源电压：7V
输入电压：5.5V
工作环境温度
74164：-0～70℃
储存温度：-65℃～150
时序图
图2-8 74LS164时序图
采纳74LS164八位移位寄存器能够实现对黄灯5秒的操纵，绿灯20秒的操纵和红灯25秒的操纵。

用74LS161的清零信号作为74LS164的触发信号，用10脚即Qe来操纵串行输入的信号，其局部电路图如下：
图2-9 74LS164连接电路图
2.3 信号灯操纵
2.3.1 红灯信号操纵
南北向的红灯直截了当与Qe相连，则东西向的红灯正好相反，先将Q e取非，然后接东西向红灯。

2.3.2 绿灯信号操纵
东西向的绿灯信号通过Qe，Qd相与获得，南北向的绿灯信号则要Qe，Qd先分不取非，然后再相与获得。

2.3.3 黄灯信号操纵
黄灯信号的获得比绿灯，红灯稍复杂，东西向的黄灯信号通过Qd取非与Qe相与获得，要使其每秒闪耀一次，用其与1Hz时钟脉冲相与即可。

南北向的黄灯信号则通过Qe取非与Qd相与，再和1Hz时钟脉冲相与即可。

图2-10 交通灯信号操纵电路
3 元器件清单
所要用到的器件：
NE555定时器，74LS164，74LS161，二输入与非门，非门，三输入与门；红黄绿发光二极管各两个，电阻R1，R2，电容C1，C2，导线若干。

元器件清单如下表：
4 制作及调试
4.1 制作
图4-1 总体电路图
按照总的电路图，规划电路总布局，以使电路连接简单、明了。

第一一个模块一个模块连接，连接好一个模块，就检测一个，包括芯片，电路板，及导线是否接正确且接稳等，以防整体检测时不必要的苦恼。

4.2 调试
整体连接完毕，进行调试，看是否和仿真结果相同。

如有出入，认真检测电路，查出咨询题所在。

如此持续调试，直到达到预期结果。

第一对时钟信号脉冲源进行调试，看是否产生1Hz时钟信号，把万用表调到20V电压档，万用表负极接地，正极接555定时器“3”针脚，芯片通电后，看电压变化是否变化明显，高电平大于3V，低电平小于0.4V。

如果不能产生脉冲，检测555定时器的引脚是否接对，电阻和电容是否接正确，如果不是这些咨询题，就通过换芯片，看是否是芯片的咨询题，如果芯片也没咨询题，就检测是不是电路板有咨询题。

再对五进制计数器进行测试，看是否为五进制计数，测试结果确为五进制计数，然后测试移位寄存器的工作是否正常，最后检验信号灯是否达到预期目标，若是没有按预期的工作，检查逻辑门是否正常工作，导线是否连接到位。

进过持续调试后，交通灯操纵电路达到了预期的全部功能。

4.3 调试过程中发觉的咨询题及解决
调试过程中难免发觉一些咨询题：
（1）74LS161无法正常工作
74LS161加电源后无法正常工作，通过调试发觉时电压源的咨询题，74LS161的电压不宜超过3.5V，不然无法正常计数。

（2）绿灯不亮
经检查发觉是因为74LS08二输入与非门没有接地导致。

调试过程中尽管发觉了专门多咨询题，只是通过检查一一解决。

终止语
心得与体会：
1、通过这次课程设计，加大了我们动手、摸索和解决咨询题的能力。

在整个设计过程中，我们通过那个方案包括设计了一套电路原理和芯片上的选择，并实现的电路的仿真。

那个方案总共使用了74LS161，74LS164，74LS04，74LS08，74LS11，NE555定时器各一个。

2、在设计过程中，经常会遇到如此那样的情形，确实是内心想老着如此的接法能够行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时刻用去专门多。

3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加大，由于课本上的知识太多，平常课间的学习并不能专门好的明白得和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，因此在这次课程设计过程中，我们了解了专门多元件的功能，同时关于其在电路中的使用有了更多的认识。

4、平常看课本时，有时咨询题老是弄不明白，做完课程设计，那些咨询题就迎刃而解了。

而且还能够记住专门多东西。

例如一些芯片的功能，平常看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯独标准。

因此那个期末测试之后的课程设计对我们的作用是专门大的。

5、在实现部分电路功能时，要做到模块化操作，做好一个模块再进行下一个模块的连接，如此能提升专门高的效率，减少专门多苦恼。

在检测电路的时候，要针对现象进行分析，估量是什么地点的错误，不能没有目的的盲目检测，还要选择合适的检测仪器。

检测中还要学会正确使用万用表中的一些功能
6、在实际的连接中，还要注意一些连接顺序，要先连接振荡电路，测试无误后方可连接其他。

所有的二极管都要接限流电阻。

7、所有器件的余外输入不能悬空，做合适的处理。

有些不高不低的电平信号，会造成逻辑上的错误，导致无法检测出电路的咨询题所在。

8、实际操作中有专门多的咨询题值得我们注意，在解决的同时又会把握许多实际应用的能力。

设计中还要有一些科学的适应，力求设计的精简，和分析处理咨询题的准确性。

通过这次课程设计使我明白得了理论与实际相结合是专门重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提升自己的实际动手能力和独立摸索的能力。

在设计的过程中遇到咨询题，能够讲得是困难重重，这
如何讲第一次做的，难免会遇到过各种各样的咨询题，同时在设计的过程中发觉了自己的不足之处，对往常所学过的知识明白得得不够深刻，把握得不够牢固。

此次课程设计，学到了专门多课内学不到的东西，例如独立摸索解决咨询题，显现差错的随机应变，和与人合作共同提升，都受益非浅。

参考文献
【1】《电子技术基础---数字部分（第五版）》华中科技大学电子技术课程组编高等教育出版社
【2】《电子技术基础---模拟部分（第五版）》华中科技大学电子技术课程组编高等教育出版社
【3】《通用电子元器件的选用与检测》王昊李昕郑凤翼编著电子工业出版社
【4】《CMOS集成电路原理与应用》杜怀昌编著国防工业出版社【5】《常用电子元器件及典型芯片应用技术》刘法治等编著机械工业出版社
附录
元件名细表：。