摘要在今天的交通情况下，很多路口都出现拥堵和秩序混乱的情况，由此可见交通灯在生活中的重要性。

我们本次课程设计的题目是交通灯控制器设计，要求设计并制作主/支交通信号灯控制器。

我们小组成员通过共同交流和努力，完成了仿真图的设计、电路板的焊接、原理图的绘制。

在由主干道和支干道汇成的十字路口，主、支道分别装有红、绿、黄三色信号灯，并完成数码管的置数。

通过本次课设，我们小组成员对数字电路的知识有了更深刻地了解。

明白了在课设的各个阶段，我们都必须对元器件的原理非常了解。

目录1 设计容及要求 (1)2 方案论证 (1)3 单元设计电路 (2)3.1 总原理 (2)3.2 控制电路 (3)3.3 时钟产生电路 (3)3.4 显示电路 (4)3.5 器件 (5)3.5.1可预置的十进制同步计数器74LS160 (5)3.5.2 3 线－8 线译码器74LS138 (5)3.5.3双时钟方式的十进制可逆计数器74LS192 (bcd,二进制) (6)3.5.4 七段码译码器CD4511 (6)4 组装及调试 (7)4.1 通电前检查 (7)4.2 通电检查 (7)4.2.1 555电路模块的检查 (7)4.2.2 CD4511的检查 (7)4.2.3 74LS192的检查 (8)4.2.4 控制电路及相关门电路的检查 (8)4.2.5 发光二极管的检查 (9)4.3 结果分析 (9)5 设计总结 (10)5.1 体会 (10)5.2 设计电路的特点和方案的优缺点 (11)5.3 改进方法 (11)参考文献、附录Ⅰ、附录Ⅱ ........................................................... 错误!未定义书签。

1 设计容及要求设计并制作主/支交通信号灯控制器。

在由主干道和支干道汇成十字路口，主、支干道分别装有红、绿、黄三色信号灯。

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外）。

具体要求如下：(1) 主、支干道交替允许通行。

主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒。

(2) 由绿灯亮转换到红灯亮时，黄灯要先亮5秒。

发挥部分：用数码管显示计时时间。

注：用红、绿、黄发光二极管作为信号指示灯。

参考元器件：74HC160/161，74HC190/192，74HC02/08/10/11/21，74HC151/153，74HC138/139，CD4511，NE555。

提示：用Multisim软件验证电路设计是否正确，无误后再制作。

2 方案论证通过计数器和译码器组成的控制电路来控制六个交通灯的各个状态；通过555电路来控制计数器的置数进而控制数码管的显示；通过计数器的反馈来触发脉冲实现控制电路对交通灯的重置。

方案一：当接通电源后，通过74LS160和74LS138组成的控制电路的控制，数码管首先显示的示数为：主干道40，支干道45。

此时主干道亮绿灯，支干道亮绿灯。

555电路产生一个1Hz（相当于周期为1秒）的时钟信号，给74LS192双时钟计数器的减法计数端一个脉冲，让74LS192减法计数，当数码管显示为0时，反馈信号给74LS160，让它改变译码器的状态，进而控制交通灯，同时可以改变74LS192的置数。

以此类推，可以实现主干道绿灯，黄灯，红灯，分别为40，5，25秒状态的改变；支干道红灯，绿灯，黄灯，分别为45，20，5秒状态的改变。

方案二：原理与方案一相同，但是只有一个74LS192和CD4511。

综上所述，选用方案一，因为方案一主干道和支干道分开，显然在生活中更为常见。

总体方框图如下：图2-1 总体方框图3 单元设计电路3.1 总原理当接通电源后，通过74LS160和74LS138组成的控制电路的控制，数码管首先显示的示数为：主干道40，支干道45。

74LS160计数器产生二进制00，01，10，11四个数字循环计数，让138译码器产生每个周期4个状态通过每个状态来决定主支路红绿灯的亮暗。

此时主干道亮绿灯，支干道亮绿灯。

555电路产生一个1Hz（相当于周期为1秒）的时钟信号，给74LS192双时钟计数器的减法计数端一个脉冲，让74LS192减法计数，当数码管显示为0时，反馈信号给74LS160，让它改变译码器的状态，通过74LS138译码器来显示出每个状态的时间给74LS192的输入端（相当于是192每次计数的初始值），进而控制交通灯，同时可以通过改变74LS192输出让主干道数码管的显示发生变化。

3.2 控制电路图3-1控制电路控制电路部分由数据选择器74LS160和译码器74LS138组成，74LS160计数器产生二进制00，01，10，11四个数字循环计数，让138译码器产生每个周期4个状态通过每个状态来决定主支路红绿灯的亮暗。

3.3 时钟产生电路图3-2 时钟产生电路555电路产生一个1Hz（相当于周期为1秒）的时钟信号，给74LS192双时钟计数器的减法计数端一个脉冲，让74LS192开始减法计数。

根据需要可知生成的波形为：频率1Hz 占空比为50%通过公式频率f = 1/T =1/((R1+2R2)Cln2) = 1;占空比q = (R1+R2)/(R1+2R2);通过两公式可计算出：R1 = R2 = 47K 欧；C = 10uF ；3.4 显示电路图3-3 显示电路该部分电路由可预置的十进制同步计数器74LS160和数码管组成，通过数码管可以观察到电路的工作状态。

3.5 器件3.5.1可预置的十进制同步计数器74LS160图3-4 74LS160引脚图D0- D3并行数据输入端，Q0-Q3 数据输出端ENP、ENT为计数控制端，当它们同时为1时，160开始计数。

Load为同步置数控制端，当load为1是160置数。

MR为异步清零端，低电平有效。

CLK为时钟计数信号。

RCO为进位输出端。

3.5.2 3 线－8 线译码器74LS138图3-5 74LS138引脚图A0~A2：地址输入端STA（E1）：选通端/STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）/Y0~/Y7：输出端（低电平有效）VCC：电源正GND：地A0~A2对应Y0——Y7；A0,A1,A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平；3.5.3双时钟方式的十进制可逆计数器74LS192 (bcd,二进制)图3-6 74LS192引脚图CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。

LD为预置输入控制端，异步预置。

CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。

CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。

3.5.4 七段码译码器CD4511图3-7 CD4511引脚图CD4511 是一片CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD 码-七段码译码器。

A0~A3：二进制数据输入端/BI：输出消隐控制端LE：数据锁定控制端/LT：灯测试端Ya~Yg：数据输出端VDD：电源正VSS：接地4 组装及调试4.1 通电前检查（1）检查元器件是否正确放置；（2）检查每个元器件接地、接电源是否正确；（3）检查板子是否连通；（4）初步查线，看是否有漏焊和掉线的情况；4.2 通电检查4.2.1 555电路模块的检查给电路板接上5V电源，一端接地，示波器的黑色线头接地，红色线头接555的3号引脚，如果示波器显示方波波形，且周期为1s，偏移量为2.5 v，峰值为5v，则表示555电路连接正确。

电路板刚接电源时，我发现按了一下555的开关后，数码管会跳动地特别快。

经过查线后改动，开关可以起到对数码管暂停和启动的作用。

4.2.2 CD4511的检查将数码管中间的引脚接地，然后加1.7V的电压，红色表笔碰其他引脚，即可调试。

我们的电路中共用到4个共阴极数码管，电路接通时，我发现其中有一个数码管有两个引脚不亮。

经查线后发现，不亮是因为数码管坏了，由于我们在焊接数码管时没有在下面加底座。

更换后，数码管显示的示数仍有问题，用万用表测量，发现数码管所接的限流电阻b、c、e三个引脚是连通的。

后来才发现，由于我将电阻全部竖着焊接了，从电路板正面可以看出，电阻挨得太紧导致了短接。

4.2.3 74LS192的检查下图是每个状态时192置数的数字在查线时发现有很多问题，进一步要把线往回查。

我查线时，发现我的74LS192接线没有问题，然后我又接着查74LS138的线路问题。

4.2.4 控制电路及相关门电路的检查我们的课程设计共用了1个74LS160，74LS138，2个74LS04,1个74LS00，1个74LS10,1个74LS32，但是电路中实际用到这些门电路的地方数量远远大于这些，所以我们在焊接时必须实现这些元器件的复用。

控制电路部分包括74LS160计数器和74LS138译码器，其中74LS160需要输出四个状态分别为00，01，10，00，接入到74LS138的输入端，此时74LS138需要显示对应的状态为011，101，110，111，如果不正确，则需要挨个查线。

查线时应该重点关注74LS138译码器的12，13，14，15这四根线，因为这四根线不仅通过门电路来控制交通灯的亮暗，还控制了74LS192的输入端。

更重要的是，这四个引脚接线特别多，容易出现漏接的情况。

在检查74LS138译码器时，我发现其他的引脚接线正确并且正常，12，13，14，15这四个引脚出现了不少问题，焊接的线比较多也比较乱。

最后在同组成员的帮助下把74LS138的查线改错完成。

74LS138是非常重要的控制电路，不但控制交通灯的状态，而且还掌握着74LS192的输入，可以说它是整个电路的关键。

所以，对74LS138线路的查错纠错以及改错至关重要。

在检查过程中我还犯了一个特别低级的错误，首先发现74LS1602引脚输出的脉冲不正确，逐个排查后发现把74LS160在底座上放反了，导致接通电源后元器件特别烫，脉冲信号与理论值也有很大的误差。

图4-1 74LS32引脚图及真值表上图所示是74LS32的引脚图及真值表，在查线时要特别注意各个输入输出的顺序，7接地，14接电源，每组输入输出要对应好。

我在查线时发现74LS32接线容易出错，因为它既要与74LS192连接，又要与74LS160连接。

在门电路中，它也是连接控制部分电路和显示部分电路的重要部件。

4.2.5 发光二极管的检查测量的时候将万用表打到电阻档，表头放在二极管两侧，测量后改变方向，一侧为0，另一侧很大，则二极管完好，否则就正好相反。

在我的电路板焊接好后发光二极管都不亮，在置数部分电路检查修改完成后，我检查了发光二极管的连接情况，发现我在焊接发光二极管时，接地部分与电路板的接地圈没有连通。