根据灯控函数逻辑表达式,可画出由与门和非门组成的状态译码器 电路,如图所示。将状态控制器，与三色信号灯相连接，构成三色信 号灯逻辑控制电路，如图所示：
5．交通控制灯原理图
元件清单为：
元件名称 计数器 74LS160
与门 与非门 非门 或非门 按键开关 单刀双掷开关 7 段数码管 函数发生器 交通灯
样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，
主控制器回到状态S0，开始新一轮循环。 根据以上分析，设 40s、4s 、20s、4s 计数的清零信号分别为A、
B、C，D，S0 状态时副干道有车信号为P，S2 状态时副干道有车信号
为 Q，则计数器的归零信号S 为：
S=A+B+C+D+Q
3．计数器
计数器的作用：一是根据主干道和副干道车辆运行时间以及黄灯 切换时间的要求，进行 40s、20s、4s 3 种方式的计数；二是向主控 制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。
计数器除需要单位脉冲作时钟信号外，还应受主控制器的状态控 制。计数器的工作情况为：计数器在主控制器进入状态 S0 时开始 40s 计数；若在S0 状态的 40s 过后，副干道没有车，则使主控制器始终 清零，保持在 S0 状态（单刀双掷开关处于高电平），继续保持主干道 路灯亮，副干道红灯亮。40s 后如果副干道有车，则恢复主控制器正 常状态（单刀双掷开关处于低电平），计数器产生归零脉冲，并向主 控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态 S1， 计数器开始 4s 计数，4s 后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态 转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态 S2，计数器开始 20s 计数；如果副干道一直有车则 20s 后也产生归零脉冲，使主控制器进 入 S3 状态，如果在 20s 内没有车，则给主控制器传送一个脉冲信号 （即按下按键开关，此时单刀双掷开关处于低电平），使主控制器直 接跳到 S3 状态，同时计数器清零，计数器又开始 4s 计数；4s 后同
数字逻辑课程设计报告
姓 名： 学 号： 选课号：
一、设计题目
交通灯控制器
二、设计要求
1. 东西方向为主干道，南北方向为副干道； 2. 主干道通行 40 秒后，若副干道无车，仍主干道通行， 否则转换；
4. 换向时要有 4 秒的黄灯期； 5. 南北通行时间为 20 秒，到时间则转换，若未到时，但 是 南北方向已经无车，也要转பைடு நூலகம்。
2．主控电路
主控电路是由一块 74LS160 接成的 4 进制计数器，即当 QC 为 1 时用异步清零法立刻将计数器清为零，同时，另外两片 74LS160 计 数器产生的清零信号与主控电路的计数器的计数CLK 连接，即当计 数器一次计数完成后（一种的状态的亮灯时间过后），计数器清零， 同时主控电路CLK 接收一个脉冲，跳至下一状态。如此循环变可实 现四个状态的轮流转换。
A= X 0 · X 1 ·（Q2 高位） B= X 0 · X 1 ·(Q1 高位) C= X 0 · X 1 ·(Q2 低位) D= X 0 · X 1 ·(Q2 低位) Q=1
主控制器的归零信号为： 电路图如下：
P= X 0 · X 1 ·1
4．灯控电路
主控制器的 4 种状态分别要控制主、支干道红、黄、绿灯的亮与 灭。设灯亮为 1，灯灭为 0，则交通控制灯的译码电路的真值表如下：
副干道 信号灯
十字路口车辆运行情况只有 4 种可能（在副干道有车时）： (1) 设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和 支 红灯亮，持续时间为 40s。 (2) 40s 后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯 和 支红灯亮，持续时间为 4s。 (3) 4s 后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支 绿 灯亮，持续时间为 20s。 (4) 20s 后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯 和 支黄灯亮，持续时间为 4s。4s 后又回到第一种情况，如此循环反 复。
元件个数 3块 10 块 1块 6块 2块 1个 1个 2块 1块 6个
备注 CLK 低电平有效
按下自动弹回 自带译码器 频率调至 1Hz 红、绿、黄灯各 2 个
74. LS160 功能简介
74LS160 芯片是一个具有清零、置数、保持、十进制计数等功能 的计数器。其引脚图如下：
➢ CLR 是清零端，低电平有效； ➢ CLK 是脉冲输入端口，低电平有效；（一
因此，要求主控制电路也有 4 种状态，设这 4 种状态依次为：S0、 S1、S2、S3。即：
40S 后 副 干道 有车
主干道绿灯亮，副干道红灯亮计 数器由 0 到 40 递增计数（S0）
主干道黄灯亮，支干道红灯亮计 数器由 0 到 5 递增计数(S1)
20S 后副干 道有车
主干道红灯亮，支干道绿灯亮计数 器由 0 到 20 递增计数(S2)
6. 附加：用数码管显示计时。
三、设计过程
1．交通控制灯总体设计方案
整个交通控制灯电路可以用主控电路控制交通灯电路的亮灯顺 序，用计数器控制亮灯时间并给译码器输入信号以便数码管显示时 间，用函数发生器产生频率为 1Hz 的矩形波信号以供计数器计数。框 图如下：
显示器
计数器
主控电路
单位脉冲
信号灯
主干道 信号灯
主控制器状态
X1
S0
0
S1
0
S2
1
S3
1
交通控制灯的译码电路的真值表
X0 红灯 R
主干道 黄灯 Y 绿灯 G 红灯R1
支干道 黄灯Y1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
绿灯G1 0 0 1 0
由真值表可写出六盏等的逻辑式,经化简获的六盏灯逻辑式为：
R X1 Y X1 X 0 G X1 X 0 R1 X1 Y1 X1X0 G1 X1 X 0
主干道红灯亮，支干道黄灯亮计数 器由 0 到 4 递增计数(S3)
40S 后副干 道无车
未过 20s 但 副干道已 无车
状态转换图如下：
副干道无车
S0 4s 后
40s 后
S1
20s 未到， 但已无车
4s 后
S3
S2
20s 后
状态转换图
这四个状态可以用用一个 4 进制的异步清零计数器(74LS160)进 行控制并作为主控部分，控制亮灯的顺序。再用两片计数器(74LS160) 控制亮灯时间，分别计数 40、20、4。