数电课设交通灯控制器

一、设计任务要求

1.通灯控制器内容

设计一个红绿灯控制器控制器，模拟十字路口交通灯

的状态。设计要求：

南北主干道红灯时间小于东西干道红灯时间，东西干道红灯时间为学号尾数两位（20以前的+20），黄灯为5秒，红灯时间=绿灯时间+黄灯时间。东西、南北4个方向的红绿黄灯时间都用两个数码管分别显示，递减变化。交通灯以红、绿、黄循环变化，并且

（1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。

（2）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。

（3）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。

（4）东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。

二、设计框图及整机概述

2.1.2整机概述

汽车尾灯控制电路中，汽车尾灯有正常运行、右转弯、左转弯和临时刹车4种不同状态。当正常行驶时，汽车的左右尾灯全灭；当汽车右转弯时，汽车的右尾灯按顺序依次从里向外循环点亮；当汽车左转弯时，汽车的左尾灯按顺序依次从里向外循环点亮；当汽车临时刹车是，所有的尾灯随着CP同时闪烁。

2.1交通灯控制器

2.1.1设计框图

A1交通灯控制器

2.1.2整机概述

东西主干道的红灯33s、绿灯23s、黄灯5s，南北支干道的红灯28s、绿灯28s、黄灯5s（学号8号）。南北干道的红灯28s时间小于东西干道的红灯33s时间，且红灯=绿灯+黄灯。东西、南北4个方向的红绿黄灯时间分别用两个数码管显示，且数字都是倒计时。交通灯以红、绿、黄循环变化，并且实现（1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。（2）东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮。（3）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。（4）东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。

三、各单元电路的设计方案及原理说明

3.2 交通灯控制设计实验2内容

3.2.1秒脉冲发生器

由试验箱提供频率为1Hz的方波脉冲信号。

3.2.2东西、南北可预置数递减计数器

选择两片74ls190十进制可逆计数器，通过预置数的方法构成2位十进制的递减计数器，如下图3.2.1东西主干道预置数递减电路所示。两片计数器之间采用异步级连方式，利用个位74ls190的计数进位脉冲（RCO），作为十位74ls190的计数脉冲信号（CLK），进而构成2位数的十进制倒计时。再将2位74ls190的输出端接入带有译码器的数码管显示。将个位、十位的进位脉冲（RCO）通过或门接入74ls190的预置数控制端（PL低电平有效），同时也作为置数控制电路的脉冲信号CPA（CLK）。同理如图3.2.2南北支干道预置数递减电路所示。

图3.2.1

图3.2.2

3.2.3置数控制电路

选择一片4位初值可预置数的16进制同步计数器74ls161与一片3-8译码器74ls138构成。74ls161通过预置数的的方法，制成三进制计数器。预置数设为1100，通过一个非门与与非门接入预置数控制端（LOAD），输出端输出为1100、1101、1110。将74ls161的输出端前两位Q0、Q1接到74ls138的输入端A、B上，74ls138的输入端C接低电平。74ls138的输入端分别为000、001、010，输出端Y0、Y1、Y2按照计数依次输出低电平。在列出东西主干道的真值表（如表3.2.1），置数顺序为黄灯5s、红灯33s、绿灯23s。

控制器状态	74ls190十位预置数	74ls190个位预置数
Y2、Y1、Y0	B13、B12、B11、B10	A13、A12、A11、A10
0 1 0	0 0 0 0	0 1 0 1
1 0 0	0 0 1 1	0 0 1 1
0 0 1	0 0 1 0	0 0 1 1

表3.2.1

得到B13=0；B12=0；B11=Y1’；B10=Y2；A13=0；A12=Y1；A11=Y1’；A10=1。

最终得到东西主干道的置数控制电路如图3.2.3所示

图3.2.3

同理有南北支干道真值表（表3.2.2）置数顺序为绿灯28s、黄灯5s、红灯28s。

控制器状态	74ls190十位预置数	74ls190个位预置数
Y2、Y1、Y0	B23、B22、B21、B20	A23、A22、A21、A20
0 1 0	0 0 1 0	1 0 0 0
1 0 0	0 0 0 0	0 1 0 1
0 0 1	0 0 1 0	1 0 0 0

表3.2.2

得到B23=0；B22=0；B21=Y2’；B20=0；A23=Y2’；A22=Y2；A21=0；A20=Y2。

最终南北支干道置数控制电路如图3.2.4所示

图3.2.4

3.2.4东西、南北干道数码管

这里选择已经有7位BCD译码器的数码管，东西主干道从绿灯23s开始倒计时，南北支干道从红灯28s开始倒计时，如图3.2.5所示：

图3.2.5

3.2.5信号灯状态转换

选用4位二进制同步计数器74ls163。将74ls163通过预置数的方法构成四进制数，预置数为1100，输出端Q0、Q1输出00、01、10、11，根据不同通行状态对主干道、支干道三色信号灯的控制要求，列出真值表（表3.2.3）

控制器状态	主干道	支干道
Q1、Q0	R1、Y1、G1	R2、Y2、G2
0 0	1 0 0	0 1 0
0 1	0 0 1	1 0 0
1 0	0 1 0	1 0 0
1 1	1 0 0	0 0 1

表3.2.3

得到R1=Q1同或Q0；Y1=Q1Q0’；G1=Q1’Q0；R2=Q1异或Q0；Y2=Q1’Q0；G2=Q1Q0。最终得到如图3.2.6的信号灯状态转换电路。

图3.2.6

3.2.6东西、南北干道信号灯

如图3.2.7所示，用红黄绿的LED等接300欧电阻，组成信号灯。东西主干道从绿灯亮起，南北支干道从红灯亮起。

图3.2.7

四、调试过程及结果分析

（1）在A1交通灯控制器置数控制电路设计时。方案一是使用74ls161加74ls138设计置数控制电路。该方案在设计思路与理解上比较容易，74ls161的计数是同步的，使用预置数更简单，这是一种适合新手的设计方案；方案二是使用74ls153四选二选择器设计置数控制电路。使用74ls153四选二数据选择器更容易对置数需要的预置数进行清晰的分开，但对芯片需要有深入的理解与使用，我为曾使用这一类的芯片，使用上比较困难。最终使用的是方案一，方案一使用起来更简单，我能快速的设计出电路。

（2）在A1交通灯控制器设计中，如遇见紧急情况，需要交通灯长时间的停在红灯或者绿灯状态。只需要将脉冲信号关掉即可。

五、仿真图

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