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小型 交通 信号灯 控制器 设计

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89C51单片机交通灯程序1设计任务（ 按下时依次红灯全亮，同时数码管显示15S的到计时；东西绿灯亮，南北红灯亮，同时数码管显示30S的到计时；计闪次数8次。）2汇编程序MIAOEQU 30HORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INTET0START: LACALL JS1MOV P1,#0F6H；点亮四个红灯MOV P3,#0DEHLCALLDE15S ；延时15SLLL: MOV P1,#0DBH ；东西绿灯亮，南北红灯亮MOV P3,#0DEHLCALLDE30S ；延时30SMOV P1,#0FFH ；东西绿灯灭，南北红灯亮MOV P3,#0DEHMOV R1,#08H; 计闪次数8次DDD: MOV P1,#0EDH ; 东西黄灯亮，南北红灯亮MOV P3,#0DEHACALL DE02SMOV P1,#0FFH ; 东西黄灯灭，南北红灯亮DE6S: MOV R5,#60 ;延时6SSJMP DE1DE02S: MOV R5,#02H ; 延时0.2SDE1: MOV R6,#200DE2: MOV R7,#126DE3: DJNZ R7,DE3DJNZ R6,DE2DJNZ R5,DE1RETJS1: MOV TMOD,#01H ; 50MS定时常数MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOV R0,#20 ; 1S定时常数SETB EASETB ET0RETDE30S: MOV MIAO,#00HNEXT: MOV A,MIAOMOV B,#10DIV ABMOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV P2，ALCALL DELY1SINC MIAOMOV A,MIAODEC MIAOMOVA，MIAOCJNE A,#30,NEXTLJMP DE30SDE15S: MOV MIAO,#00HNEXT: MOV A,MIAOMOV B,#10DIV ABMOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV P2,ALCALL DELY1SINC MIAOMOV A,MIAODEC MIAOMOVA，MIAOCJNE A,#15,NEXTLJMP DE15SDELY1S: MOV R5,#100D2: MOV R6,#20D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1DJNZ R5,D2RETTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND2 0 0 6年第 4期 总 第 2 4 卷 ( 总 第 8 7期) 毕 节 学 院 学 报 J OUR NAL OF B IJ I E L INI VE R S 兀Y NO 4， 2 0 06 Vo 1 2 4 Ge n e r a l No 8 7 交通灯控制器的 E W B仿真 江 涛 ( 毕节学院计算机科学系，贵州 毕节 5 5 1 7 O O ) 摘 要：利用E V C -B仿真平台给出了一个交通灯控制器的实现及仿真。仿真结果验证了设计方 案，可作为一个实用电路投入使用。 关键词：交通灯控制器；E V C- B ；仿真；时序电路 中图分类号t T P 2 9 文献标识码i A 文章编号i 1 6 7 3 9 0 5 9( 2 0 0 6 )0 4 0 0 3 9 - - 0 3 一、引言 文献 H 给出了一个交通灯控制器设计问题。问题摘录如下 ：一条高速公路和乡间公路交叉形成 十字路 口，如图 l所示。在乡间公路上装有停止车辆或左转车辆检测装置。对该路 口的红绿灯设计 要求是：当检测装置未检测到车辆时，高速公路亮绿灯 ，乡间公路亮红灯。否则，高速公路亮红 灯，乡间公路亮绿灯。考虑到两条公路的交通流量的差别，要求高速公路上的绿灯至少要持续一个 时间段 ，而乡间公路上的绿灯持续时间不得超过一定的时间段。另外，要求绿灯必须经过黄灯转红 灯。 图 1 高速公路和乡间公路形成的十字路口 该控制电路是个典型的时序逻辑电路问题。文献【J 圳 中给出了该问题的设计思想 ， 并用超大 规模集成电路技术实现。由于这个问题具有典型性和实用性，不少文献中都有涉及。文献 给出了该 问题的一种设计方案，采用触发器和门电路，如图2 所示。 本： 所做的工作是，在 E WB电路仿真工作平台上实现这个方案，并进行了仿真。我们的仿真结 果验证了这个设计方案，相应的实现可以作为一个实用电路投入使用。 二、E N B 5 1 2 仿真平台简介 E W B 5 1 2电路仿真平台的基本设计思想是以矩阵作为电路的基本模型，采用一组线性方程迭代 求解非线性电路。在迭代过程中，采用了两个改进的 N e w t o n R a p h s o n算法作为迭代算法。它的求解 过程是从猜值节点电压开始，求解支路电流。然后重新计算节点电压。如此循环，在给定的容差和 迭代次数内求出结果 。该软件对系统配置要求低 ( 4 8 6以上微机，w i n d o w s 9 5以上操作系统，1 6 M 以上内存，4 0 M以上硬盘空间)，功能完善，它集成了数千种电路元器件，并提供了虚拟的各种常 收稿日期：2 0 0 5 0 9 0 9 作者简介：江涛 ( 1 9 6 3 一)， 男， 贵州纳雍人，毕节学院计算机科学系讲师。研究方向：电子技术、计算机技术应用。 L 厂 _ - 加 维普资讯 用仪器仪表。界面友好， 使用方便。 图 2 交通灯控制器电原理图 尽管如此，在运用 E WB对电路的实现和仿真过程中，仍然有一些使用上的经验和技巧。根据我 们在仿真过程中的经验，以下一些技巧是值得注意的： ( 1 )E WB较强的逻辑函数化简功能 E WB提供了化简逻辑函数的逻辑转换仪，具有很强的化简功能，可方便地得到最简函数。 ( 2 ) 电源的选用和元件的选型 E WB提供了多种直流电源，但是，对于数字电路， 应采用数字电源仿真，否则在进行仿真过程 中采用仪器测量会得到一些离奇的结果，并伴随出现了许多异常错误，笔者为此就花费了很多时 间。元件的选型首先应选择理想元件。理想元件调试通过后才考虑选择实际元件。 ( 3 ) 仿真过程的收敛性 在电路仿真过程中，如果计算过程中不收敛，则会报如图4 所示的出错信息： 图 4 这个错误是由于在采用迭代算法求解的过程中不收敛所致。通常一个正确的电路在默认设置下 均能收敛。出现这种情况，应调整容差和迭代次数，容差的调整和迭代次数的调整在 a n a ly s i s a n a ly s i s o p t i o n s 中的 g l o b a l t a b和d c t a b中设置。如果错误仍然存在，则要考虑电路本身的不合理性。 需要指出的是，电路的仿真速度在很大程度上受到容差限制。 另外，仿真过程中还会报其他一些出错信息。图3 是我们在仿真过程中出现的一个报错信息： 这个出错信息是电路连接有错引起的。经过重新检查电路连线，排除错误。 4 0 图 3 维普资讯 二、电路的实现和仿真结果 图4 是电路实现。我们采用 rr r L器件实现。我们采用 7 4 L S 1 6 3 代替原设计中的 7 4 L S 1 6 1 ， 并改正 了原设计图中的一些错误。图5 是仿真输出的时序图。6 路输出分别是检测装置检测到停止车辆或 左转车辆时高速公路的三色灯和乡间公路的三色灯的控制信号。绿灯和黄灯的持续时间可以通过调 整 7 4 L 5 1 6 3 的预置数调整。 图4交通灯控制器的实现 图 6 笔者为该控制器设计的时钟电路。 厂一。 厂_ 厂 一 厂 图5 逻辑分析仪输出的时序图 图7 是在示波器上得到的时钟电路的输出波形。 图 6 时钟电路 图7时钟电路输出 注释： I n t e r a c t i v I m a g e T e c h n o lo g i e s L t d h e lp 参考文献： 1 米德超大规模集成电路系统导论【 MJ 北京：科学出版社，1 9 8 6 2 沈雅芬 计算机电路 ( 1 )实验【M】 北京：中央广播电视大学出版社 ，2 0 0 0 2 6 - 2 7 Re a l i z a ti o na n dS i mu l a fi o no f aT r a ffic Li g h t Co n t r o l l e r wi t h E W B5 1 2 J I ANG Ta o ( D e p a r t me n t o f Co mp u t e r S c i e n c e ， Bi j i e U n i v e r s i t y ， B i j i e G u i z h o u 5 5 1 7 0 0，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Ba s e d o n t h e EW B5 1 2 ， we h a v e r e a l i z e d a n d s i mu l a t e d a t r a ffi c l i g h t c o n t r o l l e r Ke ywo r d s ： T r a f fi c L i g h t Co n t r o l l e r ；E W B； S i mu l a t i o n ： T i me S e q u e n c i Ci r c u i t ( 责编刘竹影 ) ( 责校 罗 明 ) 维普资讯 交通灯控制电路的设计一、 主要内容及提出1、 任务的提出 设计一个十字路口交通灯控制电路，能够指挥车辆在十字路口完成左转和不同路口的直行。2、 功能及初步分析 东西两组灯，南北两组灯，分别用来指示转弯和直行。如下表所示。交通灯控制电路状态表状态直行灯（南北）左转灯（南北）直行灯（东西）直行灯（东西）有效状态时间红黄绿红黄绿红黄绿红黄绿S000110010010027S10100101001003S210000110010027S31000100101003S410010000110027S51001000100103S610010010000127S70101001000103S000110010010027注：0表示灯灭，1表示灯亮。3、 扩展功能能够用倒计时计数及显示模块，实现有效状态下交通灯的持续亮的时间，且用数码管显示，方便行人。二、 总体方案设计方案：用时间控制交通灯的状态转换1、 原理本方案的主要思想是用时间控制交通灯状态的转换，时间变化是有规律的。先南北直行红灯亮，而后黄灯亮3秒，再直行绿灯亮27秒，黄灯亮3秒；然后南北转弯绿灯亮，黄灯亮，南北交通灯都亮红灯；东西交通灯以同样规律变化。（1）每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮3秒，黄灯亮时，绿灯灭。（2）要求在绿灯亮（通行时间内）和红灯亮（禁止通行时间内）时均有倒计时显示。所以基本符合现实功能，能够指挥车辆在十字路口完成左转和不同路口的直行。2、 基本功能、扩展功能分析 考虑交通灯的功能，一个十字路口至少需8组交通灯：东西南北各两组，一组指挥转弯，一组指挥直行。而设计的关键是控制交通灯的亮灭。考虑南北、东西方向灯的亮灭规律相同，故可以考虑用四组交通灯来模拟实际的八组交通灯：东西两组灯，南北两组灯，分别用来指示转弯和直行。可用计数器控制时间，在不同的时间显示不同的灯。根据设计分析，可以采用如下方案实现交通灯显示：通过计数来计时，不同的时间输出不同的使能信号，使各方向的不同交通灯显示不同的颜色。夜间车少需交通灯，则红灯、绿灯灭，黄灯闪烁使司机明白前方为十字路口，小心行驶。倒计时显示需设计不同的倒计时计数器，显示不同方向交通灯的显示时间，通过数码管显示时间，使行人方便。3、 总体方案（1） 结构图 （2）主要模块 交通灯设计主要分以下几个模块：时钟分频模块，交通灯亮灭控制模块，交通灯显示模块，倒计时计数模块，倒计时显示模块。 时钟分频模块可以将10MHz的信号，用一个二进制计数器，对其进行分频，从而得到适合的频率。选一个合适的作为时间计数器的扫描信号，另外再选一个作为数码管选通电路的触发信号。本方案是用一个24位的计数器，倒计时计数的周期比较慢，而数码管比较快所以可以将分得的23位和10位分别给两者作为扫描信号。 交通灯亮灭控制模块，是通过时间的变化来传输的。条件达到时即进行状态转换。用一个120的计数器，当时间递减到达93、90、63、60、33、30、3时发生相应的交通灯亮灭的转变。而时间为0时，重新置为120。 交通灯显示模块，利用LP2900装置的LED灯，将LED_COM端共阴点即P49=1，就可以启动。由交通灯控制模块来控制交通灯的亮灭变换。 倒计时计数模块及显示模块主要用于记录显示时间，以方便行人，可以用数码管显示，要注意的是需要将二进制数通过修正关系转化成BCD码。而当使能信号置0复位时，时间也要清零。本设计所用的修正关系，如下表所示。二进制转化BCD码修正关系十进制数二进制数BCD码修正值（十进制/二进制）00000 00000000，00000/0000 000090000 10010000，10010/0000 0000100000 10100001，00006/0000 0110190001 00110001，10016/0000 0110200001 01000010，000012/0000 1100290001 11010010，100112/0000 1100300001 11100011，000018/0001 0010390010 01110011，100118/0001 0010400010 10000100，000024/0001 1000490011 00010100，100124/0001 1000500011 00100101，000030/0001 1110590011 10110101，100130/0001 1110600011 11000110，000036/0010 0100（3）状态转换 状态转换中，任一状态的EN=1的前提，若EN=0均复位为S8状态。且每个状态下的时间没有到达时，都保持原有状态。通过这样的分析很容易得出交通灯之间的亮灭转换和时间的变化。若发生紧急情况就将交通灯的使能端置0，是所有的交通灯都工作在黄灯状态，保证道路的安全。（4）所需要的外围电路实验所需部件及功能管脚号基本功能本实验中具备功能P56开关，按下时输出高电平；没按下时输出为低电平开关按下时：交通灯停止工作，黄灯闪烁；弹起时，交通灯正常工作P49发光二极管使能端，高电平有效P47石英晶振输出端，产生10MHz周期信号做分频器的输入端，用来产生待测信号、开关门信号，即时基、时标信号P2、3、4、5、9、10、12、13、14、15、16、13812只发光二极管，高电平发亮模拟交通灯，不同时刻不同的灯亮P30、31、32数码管扫描管脚，三管脚为不同的数时，选择不同的数码管，实现动态显示三、 各模块的设计（1） 顶层模块的设计 10MHz作为脉冲信号，需要分频，NS、NSL、EW、EWL分别为南北、东西方向的直行和左转灯；GA为7段LED数码管所对应的段；P49为LED_COM端共阴点；P32选择数码管的扫描管脚。（2） 分频模块10Mhzshi FPGA芯片内部提供的脉冲振荡源，通过24位的计数器可以分得所需的频率。可以将FREQ10赋给数码管选通显示模块的扫描信号，将FREQ23赋给倒计时交通灯显示模块的扫描信号。（3） 倒计时计数模块EN=0，赋初值TIME=120；EN=1，TIME=TIME-1；且当TIME=0时，将TIME重新赋初值120。构成的就是一个8位M120的递减计数器。（4） 交通灯显示模块TIME的条件达到时，NS、NSL、EW、EWL灯发生相应的变化。（5） 74LS138数码管选通模块数据输入端译码输出P32(2)P32(1)P32(0)Y000Y0=0001Y1=0010Y2=0011Y3=0100Y4=0101Y5=0110Y6=0111Y7=0（6） 数码管显示模块十六进制码共阴极7段显示码DATA3DATA2DATA1DATA0GFEDCBA00000111111000100001100010101101100111001111010011001100101110110101101111101011100001111000111111110011101111101011110000000四、 具体实现及结果1、 实验目的利用FPGA实现交通灯基本复习了这一学期所学习及实验的VHDL语言和各种技巧。如：分频器、计数器、译码器（74LS138译码器、7段LED数码管显示器）等知识。对实体、端口、结构体、进程、元件例化语句等也是很好的复习，同时锻炼了自己的逻辑思维能力，分析能力和c语言的基本知识。2、 实验环境 本实验的逻辑设计平台是LP2900装置，它是力浦电子有限公司在1999年推出的新产品。能为逻辑设计提供设计、仿真及验证环境。LP2900是以Xilinx XCS10TQ144芯片为核心设计出来多功能逻辑电路设计实验平台。分为CPLD芯片板、电源、PC并口下载接口电路与I/O组件实验板等四部分。有10000门。而我本次实验所用资源为：四组红黄绿LED、四个共阴极七段显示器、一个数据开关、一个脉冲电路。即为下图所示。3、 实验内容及步骤 本实验的实现，只用了两个模块分频和计数模块，主要的实验程序都是在计数模块里面实现的。我先设计了一个用24位计数器是的分频模块，得到合适的扫描信号赋值给下一个模块，作为进程的信号敏感表。这样使计时的时间更加合理。主要有分频器计数器交通灯的状态显示模块时间显示模块。用到的符号的含义如下表所示。符号功能或含义CLK时钟控制信号EN使能信号，控制交通灯是否工作NNS南北方向直行灯NNSL南北方向左转灯EEW东西方向直行灯EEWL东西方向左转灯P32数码管选通信号P49LED共阴极点GA7段LED数码管CP倒计时扫描信号CP1数码管扫描信号FREQ分频后的24位频率VM5计数器选择数码管符号功能或含义DATA传送给数码管的数据NBCD南北方向交通灯有效状态时间NBCD1南北方向交通灯有效状态时间NBCD2南北方向交通灯有效状态时间BCD码EBCD东西方向交通灯有效状态时间EBCD1东西方向交通灯有效状态时间EBCD2东西方向交通灯有效状态时间BCD码TIME倒计时时间符号4、 实验结果及分析（1） 软件仿真结果这与在LP2900装置上仿真所用的信号是不相等的，为了方便看到结果，我将分频后得到的低两位分别作为交通灯状态转换倒计时扫描信号和数码管选通扫描信号。即CP=FREQ(0)，CP1327357327； 东西方向的时间变化为：57327327357； 整个时间的计数：从120开始递减到0后又重新赋值； 南北直行方向的灯的状态为：黄绿黄红黄绿； 南北左转方向的灯的状态为：黄红黄绿黄红； 东西直行方向的灯的状态为：黄红黄绿黄红； 南北左转方向的灯的状态为：黄红黄绿黄红。（3）状态转换图五、结论1、能实现的功能 交通灯的状态转换和倒计时时间的显示，基本能实现东西、南北直行和转弯灯的显示功能。2、不足之处 （1）我所用的是一个大的计数器来实现交通灯的控制电路的设计，若能使用双进程状态机描述会使程序更加简练，而且状态之间的转化关系更加明朗。 （2）另外，在现实中晚上没有行人，可以不用交通灯控制，只需要黄灯亮着提醒人们前方有路口即可。那就需要一个始终显示模块，指定的时间内回到初始状态也就是我用的EN=0是的状态。只是人为控制，若有24小时的计时会使交通灯的控制智能化。 （3）有些城市的交通灯中也有右转灯，这个程序中有很多地方仍然需要改进。附录：程序清单library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_arith.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity traffic is port ( clk: in STD_LOGIC; en: in STD_LOGIC; p49: out STD_LOGIC; nnsl: out STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0); eewl: out STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0); nns: out STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0); eew: out STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0); ga: out STD_LOGIC_VECTOR (6 downto 0); p32: out STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0) );end traffic;architecture traffic_arch of traffic issignal cp,cp1: std_logic;signal freq:std_logic_vector(23 downto 0);signal v: std_logic_vector(2 downto 0);signal data:std_logic_vector(3 downto 0);signal nsl,ewl,ns,ew:std_logic_vector(2 downto 0);signal nbcd,nbcd1,nbcd2,ebcd,ebcd1,ebcd2: std_logic_vector(7 downto 0);signal time:std_logic_vector(7 downto 0); begin frequence:block -div_fren begin process(clk) begin if clkevent and clk=1 then freq=freq+1; end if; end process; cp=freq(23); cp1=freq(10);end block frequence;state:block -state begin process(en,cp) begin if en=0 then ns=010; nsl=010;ew=010;ewl=010; -s8 time=01111000; elsif cpevent and cp=1 then time=time-1; if time=120 then ns=001;nsl=100;ew=100;ewl=100; -s0 elsif time=93 then ns=010;nsl=010;ew=100;ewl=100;-s1 elsif time=90 thenns=100;nsl=001;ew=100;ewl=100;-s2 elsif time=63 then ns=100;nsl=010;ew=010;ewl=100;-s3 elsif time=60 thenns=100;nsl=100;ew=001;ewl=100;-s4 elsif time=33 thenns=100;nsl=100;ew=010;ewl=010;-s5 elsif time=30 then ns=100;nsl=100;ew=100;ewl=001;-s6 elsif time= 3 then ns=010;nsl=100;ew=100;ewl=010;-s7 elsif time= 0 then time=01111000; end if; if time93 then nbcd=time-93;ebcd=time-63; elsif time90 then nbcd=time-90;ebcd=time-63; elsif time63 then nbcd=time-63;ebcd=time-63; elsif time60 thennbcd=time-60;ebcd=time-60; elsif time33 thennbcd=time-3;ebcd=time-33; elsif time30 thenebcd=time-30;nbcd=time-3; elsif time3 thenebcd=time-3;nbcd=time-3; elsif time0 thennbcd=time;ebcd=time; end if; end if; nnsl=nsl;eewl=ewl;nns=ns;eew=ew; nbcd1=nbcd;ebcd1=50 and nbcd1=60 then nbcd2=40 and nbcd1=50 then nbcd2=30 and nbcd1=40 then nbcd2=20 and nbcd130 then nbcd2=10 and nbcd120 then nbcd2=nbcd1+6; else nbcd2=50 and ebcd1=60 then ebcd2=40 and ebcd1=50 then ebcd2=30 and ebcd1=40 then ebcd2=20 and ebcd130 then ebcd2=10 and ebcd120 then ebcd2=ebcd1+6; else ebcd2=ebcd1; end if; end process; process(cp1) -M6 ,choose LED begin if cp1event and cp1=1 then if v=5 then v=000; else v=v+1; end if; end if; end process; process(v,cp1,en) begin if en=0 then if v=000 and v=001 and v=011 and v=100 thendata=0000; -rst else data=1111; end if; elsif cp1event and cp1=1 then if v=000 then data=nbcd2(3 downto 0); elsif v=001 then data=nbcd2(7 downto 4); elsif v=011 then data=ebcd2(3 downto 0); elsif v=100 then data=ebcd2(7 downto 4); else data=1111; end if; end if; end process; ga=0111111 when data=0 else -Segment 7 Code 0000110 when data=1 else 1011011 when data=2 else 1001111 when data=3 else 1100110 when data=4 else 1101101 when data=5 else 1111101 when data=6 else 0000111 when data=7 else 1111111 when data=8 else 1101111 when data=9 else 0000000 ;end block state; p49=1;p32=v;end traffic_arch;设计报告设计者；053班姓名：丁超群一 课程设计题目：交通灯控制电路设计二 设计要求： 1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支 干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行间为20秒，时间可设置修改。2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4、东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用计时的方法）。5、同步设置人行横道红、绿灯指示。三系统框图及说明： 1、分析系统的逻辑功能，画出其框图 交通灯控制系统的原理框图如图1-1所示。它主要由计时电路、主控电路、信号灯转换器和脉冲信号发生器组成。脉冲信号发生器用的是555定时器；计时计数器是由74LS160来完成、输出四组驱动信号T0和T3经信号灯转换器(4片7448)来控制信号灯工作，主控电路是系统的主要部分，由它控制信号灯转换器的工作。 支干道显示主干道译码支干道译码主控电路计时电路主干道显示脉冲发生器状态转换进制转换 （图1-1）2、信号灯转换器两方向车道的交通灯的运行状态共有4种(因人行道的交通灯和车道的交通灯是同步的,所以不考虑)，如图1-2所示状态0支干道绿灯亮状态1支干道黄灯亮状态2主干道绿灯亮状态3主干道黄灯亮图1-2信号灯状态与车道运行状态如下：S0：支干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行S1：支干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行；主干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行S2：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的绿灯亮，车道通行，人行道禁止通行S3：支干道车道的红灯亮，车道禁止通行，人行道通行；主干道车道的黄灯亮，车道缓行，人行道禁止通行G1=1：主干道绿灯亮Y1=1：主干道车道黄灯亮R1=1：主干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；南北方向人行道红灯亮G2=1：支干道车道绿灯亮Y2=1：支干道车道黄灯亮R2=1：支干道车道红灯亮，人行道绿灯亮；东西方向人行道红灯亮四单元电路设计1主控电路： 1).原理：通过一片74LS160，选择其4个状态、分别为(00 01 10 11)分别表示主绿支红、主黄支红、主红支绿、主红支00-(30秒)01-(5秒)10-(20秒)11（5秒）循环图。中间延时通过计时电路来实现。 2).原器件的选择及参数：若选集成计数器74160，74160是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制加法计数器。表1-1是它的状态表。表1-1 74160的状态表CLRLOADENPENTCLKA B D CQA QB QC QD0XXXXX X X X0 0 0 0 1000POSX X X XA B C D1111POSX X X XCount111XXX X X XQA0 QB0 QC0 QD011X1XX X X XQA0 QB0 QC0 QD0设状态编码为：S0=0000S1=0001S2=0010 S3=0011，则其状态表为：表1-2 状态编码与信号灯关系表QD QC QB QAG1Y1R1G2Y2R20 0 0 01000010 0 0 10100010 0 1 00011000 0 1 10010103).电路接法如下：（图1-2）2主干道计时电路 1)原理：通过74LS160(2片) 采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。 2).原器件的选择及参数： 若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段数码管（2个）等。表1-3 7447状态表 Inputs Outputs No. LT RBI D C B A BI/RBO | a b c d e f g-|-|-|-|-|- 0 | 1 | 1 | 0 0 0 0 | 1 | 1 1 1 1 1 1 0 1 | 1 | X | 0 0 0 1 | 1 | 0 1 1 0 0 0 0 2 | 1 | X | 0 0 1 0 | 1 | 1 1 0 1 1 0 1 3 | 1 | X | 0 0 1 1 | 1 | 1 1 1 1 0 0 1-|-|-|-|-|- 4 | 1 | X | 0 1 0 0 | 1 | 0 1 1 0 0 1 1 5 | 1 | X | 0 1 0 1 | 1 | 1 0 1 1 0 1 1 6 | 1 | X | 0 1 1 0 | 1 | 0 0 1 1 1 1 0 7 | 1 | X | 0 1 1 1 | 1 | 1 1 1 0 0 0 0-|-|-|-|-|- 8 | 1 | X | 1 0 0 0 | 1 | 1 1 1 1 1 1 1 9 | 1 | X | 1 0 0 1 | 1 | 1 1 1 0 0 1 1 注：本系统设计用的是74LS160计数器（0-9），因此7447的后面几个状态没必要写出。表1-4状态编码与时间关系表开关(s)ABC时间（T）110052010253001303).电路接法如下：(图1-3)注：此分电路很重要、尤其在对时间的控制上、红灯显示时间=支干道绿灯显示时间+支干道黄灯显示时间、否则会出现交通混乱现象。另外、3个开关（s1,s2,s3）在分图的连接中作为选择时间，而在总图中，应该连接到相应的显示灯上。3 支干道计时电路 1)原理： 通过74LS160(2片) 采用串行同步整体置数级连和下一个状态的相应控制来分别实现30秒、5秒、25秒。通过7448（2片）译码器和数码管的连接的连接实现几个灯时间的显示。2).原器件的选择及参数： 若选集成计数器74160（2片），采用同步整体置数。译码器7448（2片）、7段数码管（2个）等。基本上与主干道计时电路一样。表1-5状态编码与时间关系表开关(s)ABC时间（T）110035201020300153).电路接法如下：注意：十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1，计数方式工作，直至减到数为“”和“”，十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。倒计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输出值。 计数器选用集成电路74190进行设计较简便。74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。表1-4 74190的状态表 CTEND/UCLKLOADA B C DQA QB QC QD0XX0X X X XA B C D01POS1X X X XCount Down00POS1X X X XCount Up1XXXX X X XQa0 Qb0 Qc0 Qd0图1-5现选用两个74190芯片级联成一个从99倒计到00的计数器，其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器（频率为1），再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来，再接在十位数74190芯片的CLK端。当个位数减到0时，再减1就会变成9， 0（0000）和9（1001）之间的QA、QD同时由0变为1，把QA、QD与起来接在十位数的CLK端，此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1，相当于借位。具体连接方法如图1-5所示。信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来，决定倒计时是置数，还是计数。工作开始时，LD为0，计数器预置数，置完数后，LD变为1，计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时，LD又变为0，计数器又预置数，之后又倒计时，如此循环下去。图1-6预置数（即车的通行时间）功能：如图1-6所示，个开关分别接十位数74190芯片的D、C、B、A