数字电子技术课程设计简易交通灯控制逻辑电路设计专业班级:09自动化一班时间:2011.12.12-2011.12.19姓名:指导教师: :郭计云大同大学电气工程系目录一、课程题目 (2)二、设计要求 (2)三、系统框图及说明 (2)四、单元电路设计 (4)五、仿真过程与效果分析 (12)六、体会总结 (13)七、参考文献 (13)《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、支干道每次通行时间为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。
（图1-1）2、信号灯转换器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CLR LOAD ENP ENT CLK A B D C QA QB OC OD0 X X X X X X X X 0 0 0 01 0 0 0 POS X X X X A B C D1 1 1 1 POS X X X X Count1 1 1 X X X X X X QA0 QB0 QC0 QD01 1 X 1 X X X X X QA0 QB0 QC0 QD0设状态编码为：S0=0000 S1=0001 S2=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 Qa G1 Y1 R1 G2 Y2 R20 0 0 0 1 0 0 0 0 10 0 0 1 0 1 0 0 0 10 0 1 0 0 0 1 1 0 00 0 1 1 0 0 1 0 1 0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 OutputsNo. 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 01 | 1 | X | 0 0 0 1 | 1 | 0 1 1 0 0 0 02 | 1 | X | 0 0 1 0 | 1 | 1 1 0 1 1 0 13 | 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 15 | 1 | X | 0 1 0 1 | 1 | 1 0 1 1 0 1 16 | 1 | X | 0 1 1 0 | 1 | 0 0 1 1 1 1 07 | 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 19 | 1 | X | 1 0 0 1 | 1 | 1 1 1 0 0 1 1表1-4 状态编码与时间关系表开关(s) A B C 时间（T）1 1 0 0 52 0 1 0 253 0 0 1 303）电路接法如下：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) A B C 时间（T）1 1 0 0 352 0 1 0 203 0 0 1 5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CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD 0 X X 0 X X X X A B C D0 1 POS 1 X X X X Count Down0 0 POS 1 X X X X Count Up1 X X X X X X X Qa0 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，８个开关分别接十位数74190 芯片的D、C、B、A 端和个位数74190 芯片的D、C、B、A 端。
预置数的范围为6～98。
假如把通行时间设为45 秒，就像图１-5的接法，A 接0，B 接1，C 接0，D 接0，E 接0，F 接1，G 接0，H 接1。
（接电源相当于接1，悬空相当于接０）图1-7向译码器提供模5 的定时信号T5 和模0 的定时信号T0,它表示倒计时减到数“00”（也即绿灯的预置时间，因为到00时，计数器重新置数），T =1，此时T 给译码器一个脉冲号灯发生转换，一个方向的绿灯亮，另一个方向的红灯亮。
接法为：把两个74190 计数器的8 个输出端用一个或非门连起来。
T 表示倒计时减到数“05”时。
T =1，此时T 给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变为黄灯，红灯的不变。
接法为：当减到数为“05”（0000 0101）时，把十位计数器的输出端QA.QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QB、QD用一个或非门连起来，再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QC用一个与门连接起来。
具体连接方法如图1-7 所示。
4、黄灯闪烁控制要求黄灯每秒闪一次，即黄灯0.5 秒亮，0.5 秒灭，故用一个频率为2 的脉冲与控制黄灯的输出信号用一个与门连进来，再接黄灯。
图1-8《五》仿真过程与效果分析1、根据题目的要求，整个交通灯控制系统需要有4 个时间显示器，10 个交通灯。
但由于4 个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制，所以我在设计图1-8 电路的过程中，为了简化电路使画图看起来更加清晰，就只接了1 个时间显示器。
另外由于人行道的红绿灯跟车道的红绿灯是同步的，分别是：东西方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接南北方向车道的红灯；南北方向人行道的绿灯接车道的红灯，红灯接车道的红灯。
所以在图1-8 电路中就只接了6 个灯。
2、为了使电路更加直观，我把计数器、信号灯灯转换器等放在一个名为main 的子电路中。
然后再在子电路外面接输入端和输出端。
3、点击启动按钮，然后再打开总开关，便可以进行交通灯控制系统的仿真，电路默认把通车时间设为45 秒，打开总开关，东西方向车道的绿灯亮，人行道的红灯亮；南北方向车道的红灯亮，人行道的绿灯亮。
时间显示器从预置的45 秒，以每秒减1，减到数5 时，东西方向车道的绿灯转换为黄灯，而且黄灯每秒闪一次，其余灯都不变。
减到数1 时，1 秒后显示器又转换成预置的45 秒，东西方向车道的黄灯转换为红灯，人行道的红灯转换为绿灯；南北方向车道的红灯转换为绿灯，人行道的绿灯转换为红东西方向灯。
如此循环下去。
4、修改通车时间为其它的值再进行仿真（时间范围为6~98 秒），效果同3 一样，总开关一打开，东西方向车道的绿灯亮，时间倒计数5，车灯进行一次转换，到0 秒时又进行转换，而且时间重置为预置的数值，如此循环。
《六》体会总结1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。