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。
（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CLR LOAD ENP ENT CLK A B D C QA QB QC QD0 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 QCQBQAG1 Y1 R1 G2 Y2 R20 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 03).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 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) 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：(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) A B C 时间（T）1 1 0 0 352 0 1 0 203 0 0 1 53).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“５”和“０”，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CTEN D/U CLK LOAD A B C D QA QB QC QD0 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：T0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），T0=1，此时T0给译码器一个脉冲，使信号灯发生转换，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。
T5表示倒计时减到数“05”时。
T5=1，此时T5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，再接到黄灯。
5、整个交通灯控制系统的布局图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，红灯接东西方向车道的红灯。
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。
具体如图1-9所示：图1-93、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。