Multisim交通信号灯简易控制器
文末附交通灯仿真程序，请自取。
目录
项目内容与要求
设计目的
设计要求
项目方案或原理设计
项目方案
原理设计
原理分析
仿真及结果分析(附仿真电路以及结果图片)
结论与体会
项目内容与要求
设计目的：
(1)设计一个交通信号灯控制器；
(2)掌握数字电路设计与调试方法，熟悉相应集成电路的使用方法。
设计要求：
（1）用3个发光二极管分别代替红、绿、黄三盏交通信号灯；用逻辑开关作检测车辆是否到来的信号。
（2）假设主干道较支干道繁忙，主干道处于常允许通行状态(亮绿灯)，当支干道有车来时才允许支干道车辆通行。当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯；反之当支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。
（3）当主干道和支干道都有车时，两者交替允许通行。主干道每次允许通行30s，支干道每次允许通行15s，分别设计30s和15s计时显示电路。
（4）在每次由亮绿灯转为亮红灯的转换过程中，要求先亮3s的黄灯作为过渡，设计3s计时显示电路。
项目方案或原理设计
项目方案
首先由74LS160设定交通灯的红绿黄三个状态，通过74LS138译码器进行初步翻译，将其翻译后的输出通过逻辑变换传输给74LS192的输入端，74LS192进行递减计数，输出给数码管以显示交通灯的倒计时状态。主干道和支干道使用同一个方波发生器，以保证主支干道计时的同步。设置一个重置的开关，在交通灯工作开始之前，使用该开关初始化所有数据。
原理设计
芯片简介：
74LS160 芯片是同步十进制计数器（直接清零），其引脚功能表如图1。
图 1
74LS138 为3线－8线译码器，其引脚功能表如图2。
图 2
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。其引脚功能表如图3、图4。
图 3
图 4
原理分析
每个干道使用两片74LS192控制两位数码管分别显示时间的十位与个位。显示个位的数码管在每次倒计至零的时候，会输出借位信号，将借位信号输送至显示十位的数码管的减计时时钟输入端，相当于给它一个脉冲，让其进行一次减1计数，这便实现了两位数的倒计时。当两片192都输出借位信号（低电平有效），说明计数已经到0，将两片192的借位信号（低电平有效）通过或门输送给160的时钟信号输入端，160切换状态（共红绿黄三个状态），同时将两片192的借位信号通过传输门再输送至两片192的置数端（传输门起延迟作用，保证在192置数之前，160的新一轮状态已传输至192的置数输入端），通过置数使其进入新一轮的计时。
160输出接与非门：在160计数至0011时，11通过与非门将信号0输回160清零端实现清零，从而使得160只有0000、0001、0010三个状态，分别对应红(18s)绿(30s)黄(3s)三个状态(支干道是绿(15s)黄(3s)红(33s))。
160的时钟信号输入前接异或门：异或门的一端接总开关，另一端接两片192借位信号经或门的输出，当192借位信号不为0（192输出为0时，借位信号便为0），或门输出为1，此时若打开总开关（从Vcc到接地），异或门输出一个上升沿，且置数端接地，此时将预设的值置到输出端（主干道预设的是0001，即绿灯；支干道预设的是0010，即红灯）。总开关断开的同时，脉冲输入也断开，使主支干道停止计数，从而实现常绿和长红的状态。
主干道的160到138的输出至192的状态转换如表1。
表 1
支干道的160到138的输出至192的状态转换如表2。
表 2
仿真及结果分析(附仿真电路以及结果图片)
- 支干道无车时，主干道绿灯常亮（总开关接地）如图5：
图 5
- 支干道来车时，主干道开始倒计时，结束绿灯常亮状态，然后主支干道交替允许通行(总开关接Vcc）如图6：
图 6
功能简介：断开总开关时（接地），相当于支干道无车，主干道绿灯常亮。当支干道来车时，闭合总开关，主干道的绿灯和支干道的红灯开始倒计时，之后主干道和支干道交替允许通行。
仿真源文件：链接：https://pan.baidu.com/s/1H7-u1v1gow9oLEuEmaCEwQ
提取码：6ypi
结论与体会
因为一开始并没有完全弄清楚全部芯片各引脚的功能（比如160芯片的置数端须在低电平和脉冲到来的时候才能实现，而192芯片的置数只需低电平便可实现置数），导致出现了很多问题；还有因为192置数和160状态切换是同时进行的，有时会出现置数错误的情况，最后通过给置数信号加了一个传输门进行延迟成功解决了问题。这次仿真虽然在连线、调试的过程中非常乏味，有时遇到bug还需要检查很久才能找出问题所在，但最后把功能通过仿真软件实现之后瞬间，便特别兴奋和满满的成就感。
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