交通燈控制的邏輯電路設計

1、交通燈控制的邏輯電路設計題目 交通燈控制的邏輯電路設計班級_09機設（4）班_學號_200910310410_姓名_江岑_指導_ 嚴君美_時間_2011-6-21_一概述 伴隨著社會的發(fā)展以及人類生活水平的提高,汽車的數量在不斷的增加,交通的問題日益突出，單單依靠人力來指揮交通已經不可行了,所以，設計交通燈來完成這個需求就顯的越加迫切了.為了確保十字路口的行人和車輛順利、暢通地通過,往往采用電子控制的交通信號來進行指揮。以下就是運用數字電子設計出的交通燈：其中紅燈亮,表示該條路禁止通行;黃燈亮表示停車;綠燈亮表示允許通行.交通燈控制器的系統(tǒng)框圖如下:系統(tǒng)框圖(a)二交通燈的組成和原理一個用來指

2、揮車輛順利、暢通通過十字路口的裝置交通燈.它可以顯示車輛通行和等待的時間,以便車輛更有秩序的通過.一個交通燈應包含以下幾個基本的部分:1. 秒脈沖和分頻器因十字路口每個方向綠、黃、紅燈所亮的比例為5:1:6,所以,只要用4秒為單位時間,則計數器每四秒輸出一個脈沖.這一電路的實現就要用到秒脈沖和分頻器.2. 控制器這是交通燈的核心部件.由波形圖圖（b）可知、計數器每次工作循環(huán)為12所以可以選用12進制計數器.此設計選用中規(guī)模74LS164八位移位寄存器組成的扭環(huán)形12進制計數器.其狀態(tài)表如圖(c)所示控制器波形圖(b)t計數器輸出南北方向東西方向Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGE

3、WYEWR00000001000011100000100001211000010000131110001000014111100100001511111001000161111110011107011111001100800111100110090001110011001000001100110011000001001010圖(c)根據狀態(tài)表我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達式:東西方向:綠: EWG=Q4*Q5;黃: EWY=Q4*Q5; 紅: EWR=Q5; 南北方向:綠: NSG=Q4*Q5;黃: NSY=Q5*Q4;紅: NSR=Q5;3. 顯示部分顯示控制部分,實際

4、是一個時控電路.當紅燈亮時,使減法計數器開始工作(用對方的紅燈信號控制),每來一個秒脈沖,使計數器減1,直到計數器為”0”而停止.譯碼顯示用74LS248BCD碼七段譯碼器,顯示器用LC501111共陰極LED顯示器,計數器采用可預置加、減法計數器74LS168.4. 手動/自動控制,夜間控制部分此部分用選擇開關進行.置開關在手動位置,輸入單次脈沖,可使交通燈處在某一位置上,開關在自動位置時,則交通信號燈安自動循環(huán)工作方式運行.夜間時,將夜間開關接通,黃燈亮.三設計要求(1). 滿足如圖(d) 順序工作流程. 南北方向綠燈亮、東西方向紅燈亮占5t 南北方向黃燈亮、東西方向紅燈亮占1t南北方向紅

5、燈亮、東西方向綠燈亮占5t南北方向紅燈亮、東西方向黃燈亮占1t圖（d）圖中設南北方向的紅、黃、綠燈分別為、東西方向的紅、黃、綠燈分別為、它們的工作方式,有些必須是并行的,即南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮;南北方向黃燈亮東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮。（2）。 應滿足兩個方向的工作時序：即東西方向亮紅燈的時間應等于南北方向亮黃、綠燈時間之和，南北方向亮紅燈的時間應等于東西方向亮黃、綠燈時間之和。時序工作流程圖如圖（b）所示 圖（b）中，假設每個單位時間是4秒，則南北、東西方向綠，黃，紅燈亮時間分別為20秒，4秒，24秒，一次循環(huán)為48秒。其中紅燈亮

6、的時間是綠燈，黃燈亮的時間之和，黃燈是間歇閃耀的。 （3）。 十字路口要有數字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀的把握時間。具體為：當某方向綠燈亮時，置顯示器為某值，然后以每秒減1的計數方式工作，直至減到數為0，十字路口紅，綠燈交換，一次工作循環(huán)結束，而進入下一步某方向的工作循環(huán)。如： 當南北方向從紅燈轉換成綠燈時，置南北方向的數字顯示為24，并使數顯計數器開始減1計數，當減到綠燈滅而黃燈閃耀時，數顯的應值應為4，當減到0時，此時黃燈滅，南北方向的紅燈亮；同時使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數顯為24。（4）。 可以手動調整和自動控制，夜間為黃燈閃耀。 四設計步驟及方法1. 單次手動及脈沖

7、電路 單次手動脈沖（如下圖）是由兩個與非門組成的RS觸發(fā)器產生的,當安下K1時,有一個脈沖輸出使74LS164移位計數,實現手動控制.K2在自動位置時,由秒脈沖電路分頻后(4分頻)輸入給74LS164,這樣,74LS164為每4秒向前移一位(計數1次),秒脈沖電路用555電路來實現,如下所示: 單次手動脈沖振蕩器是產生時間標準秒信號的電路,在精度要求不高的情況下,在本系統(tǒng)中振蕩電路選用555定時器構成的多諧振蕩器產生（如下圖）。555電路產生的秒信號與4分頻電路多諧振蕩器的振蕩頻率可以用下面的式子推出 f0=1/T1/0.69(R1+2R2)C如果選用R1=R2=10,C選47f（如圖所示）.則可以調節(jié)出頻率為1的時鐘信號.然后再通過分頻器4分頻.就得到要求的時鐘脈沖。2. 控制器部分它是由74LS164組成扭環(huán)行計數器,然后經譯碼后,輸出十字路口南北、東西兩個方向的控制信號.其中黃燈要滿足閃耀,并在夜間時,黃燈閃亮,但 綠、紅燈滅.電路控制圖如下:3. 數字顯示當南北方向綠燈亮,而東西方向紅燈亮時,使南北方向的7