基于数字电路的交通灯设计

1、基于数字电路的交通灯设计,答辩人: 指导老师： 医学电子技术教研室,2011.6.3,一、研究目的,用数字电路设计交通灯控制系统，控制东西方向及南北方向两条交叉路口车辆的交替运行。东西方向和南北方向的红、黄、绿灯时间相同，且黄、绿灯的时间之和为红灯时间，LED数码管显示红绿灯亮时所剩余的时间，当计数器减为0时可将其重新置数为30；且绿灯灭后，必须有黄灯闪亮5秒，红灯才能点亮，黄灯起到警示作用，防止交通事故的发生。,二、设计方案,交通灯控制系统由秒脉冲信号发生器，倒计时显示电路及状态控制电路构成。其中，状态控制电路是系统的核心部分，在此设计中，主要由十进制加法计数器74LS160及移位寄存器74

2、LS164构成，倒计时显示电路选用了同步十进制可逆计数器74LS190。,二、设计方案,基本框架如图1所示：,图1 交通灯控制系统基本框架图,二、设计方案,信号灯的时序逻辑图如图2所示： 时间 30 25 20 15 10 05 30 25 20 15 10 05 30 25 20 15 10 05 30 25（s）,图2 两车道信号灯的时序逻辑图,三、电路图及其功能说明,3.1 交通灯控制系统电路图,3.2 功能说明,两路车道的预置数均为30，运行过程共包括4种状态，其功能分别为： 状态1（00）：东西方向红灯亮，禁止通行30（0011 0000）秒，南北方向绿灯亮，允许通行25（0010

3、0101）秒； 状态2（10）：东西方向仍为红灯亮，禁止通行，南北方向由绿灯变为黄灯，缓行5（0000 0101）秒； 状态3（11）：东西方向由红灯变为绿灯，允许通行25（0010 0101）秒，南北方向由黄灯变为红灯，禁止通行30（0011 0000）秒； 状态4（01）：东西方向由绿灯变为黄灯，缓行5（0000 0101）秒，南北方向仍为红灯，禁止通行。,四、软件仿真及相应功能说明,4.1 时序脉冲发生器,时序脉冲发生器的作用是为交通灯控制系统提供秒脉冲信号,4.2 倒计时显示电路,4.2.1 功能说明 倒计时显示电路对车辆运行时间进行计数，起提示作用，以防交通事故的发生。 4.2.2

4、工作原理 74LS190是可预置数的可逆计数器，每来一个秒脉冲，使计数器减1，当倒计数器减为0时再重新置数为30。在此用或门来实现重新置数功能，当两片74LS190的输出均为0（0000 0000）时，经或门连接后，将其分别接到两片74LS190的预置数端即可。,4.2.3 电路图,4.3.1 功能说明 状态控制电路与倒计时显示电路协调工作，才能使车辆有条不紊的运行下去，提高道路通行能力，减少交通事故的发生。红、黄、绿三种信号灯分别代表不同的含义，绿灯是通行信号，红灯是禁行信号，而黄灯是警示信号。,4.3 状态控制电路,4.3.2 工作原理,扭环形计数器74LS164的状态工作表,由上表可知将74LS164接成扭环形十二进制计数器，输出端QE、QF包括4种状态（00-10-11-01），由此来控制不同信号灯的亮灭。 即东西方向：绿灯1=QEQF； 黄灯1=QEQF； 红灯1=QF; 南北方向： 绿灯2=QEQF; 黄灯2=QEQF; 红灯2=QF,4.3.3 电路图,4.4 整体电路图,五、由实验箱所得结果,74LS08,74LS08,74LS32,74LS160,74LS32,74LS20,74LS190,74LS190,74LS00,74LS164,74LS04,六、总结,万事开头难，拿到设计题目后，花了好长时间才进入状态，设计出完整的电路图。通过这次的课