1、交通燈控制電路的設計一、設計任務與要求設計一個十字路口的交通燈控制器，控制A,B兩條交叉道路上的車輛通行，東西方向為主干道A，南北方向為副干道B；具體要求如下：1、每條道路設一組信號燈，每組信號燈有紅、黃、綠3個燈組成，綠燈表示允許通過，紅燈表示禁止通行，黃燈表示該車道上已過停車線的車輛繼續通行，未過停車線的車輛停止通行。2、主干道通行40秒，南北通行時間為20秒。3、每次變換通行車道之前，要求黃燈先亮5s，才能變換通行車道。4、黃燈亮時，要求每秒閃爍一次。二、方案設計與論證首先根據設計的任務與要求，經過分析得出要設計的這個交通燈控制電路的功能滿足以下幾點：1、 控制主干道A與副干道B的信號燈

2、的亮滅。2、可以對主干道與副干道的信號燈亮的時間進行倒數計時。3、實現黃燈的每秒閃爍。因此我們可以知道此電路應包含振蕩電路、計數器電路、譯碼顯示、主控制電路和信號燈譯碼驅動器等五個部分，并分析其原理圖如圖1所示并作出以下兩種方案。譯碼顯示振蕩電路主控制電路計數器電路信號燈譯碼驅動器圖1方案一：將整個電路工作循環周期65S作為總時間，用74LS192芯片在此基礎上進行分段，依次是40S主干道綠燈亮副干道紅燈亮，5S主干道黃燈閃爍，20S支干道紅燈亮副干道綠燈亮，5S副干道黃燈閃爍。再根據每一段的輸出信號不同用基本邏輯門電路連接交通燈來實現每段時間不同的燈亮。此方案易于分析理解，缺點是相對于第二種

3、方案可操作行比較差，需要的原件比較多，看起來比較復雜，不易實現，同時性價比較低。 方案二：對紅綠燈時段分別倒數計時，運用紅綠燈變化時的高低電平對74LS192芯片進行置數，使之能分別進行40S、5S、20S倒數計時，再通過74LS160芯片的輸出端進行各種邏輯組合運算控制紅黃綠三種燈的亮滅，通過555定時器提供的脈沖信號控制黃燈的閃爍。此方案與方案一相比更易操作，用到的邏輯運算器件也比方案一要少，現實應用時可用性好，性價比較高。3、 單元電路設計與參數計算1、振蕩電路555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件，具有成本低，性能可靠的優點，只需外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器

4、、單穩態觸發器以及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。555定時器的功能表如下：脈沖信號源選用555定時器產生，頻率為1Hz,根據555定時器構成的多諧振蕩器原理，可得出公式：振蕩周期為T=0.7(R1+R2)C和振蕩頻率為f=1/T。各項數據可為R1=47K，R2=51K，C1=10uF,C2=10nF,根據555定時器的功能實現效果來連接電路，其電路圖如圖2所示。圖2 振蕩電路圖22、計數器電路電路工作循環周期為65S，主干道紅燈為20S，綠燈為40S，副干道上紅燈40S，綠燈20S，黃燈5S，本設計我選用了74LS192和74LS160，74LS192芯片具有倒數計時清零置數功能，用來進行

5、倒數計時，74LS192的引腳排列和邏輯符號如下圖所示： 圖中：其中CPu為加法計數端，CPn為減法計數端，P0、P1、P2、P3為計數器輸入端，MR為清除端，Q1、Q2、Q3、Q4為數據輸出端。74LS192的功能表如下：74LS160是加法計數器用來進行同步計數來控制信號燈的亮滅。74LS160的功能表如下：其中當使能端EP=ET=1時，為計數狀態。計時器電路分兩部分，倒數計時部分和加法計時部分。倒數計時部分電路如圖3所示，加法計時部分電路如圖4所示。圖3圖43、譯碼顯示此部分電路的作用是將倒數計數器電路中的數值通過數碼顯示管顯示出來便于人們可以直接觀察，此電路通過555定時器輸入脈沖信號

6、到74LS192芯片再接數碼顯示管，使數值以倒數計時方式顯示出來，預置主干道顯示器為40秒，然后以每秒減1計數方式工作，直至減到數為“0”，然后預置主干道顯示器為5秒，然后以每秒減1計數方式工作，直至減到數為“0”，接著副干道分別預置20秒和5秒，以每秒減1計數方式工作，直至減到數為“0”，一次工作循環結束，而進入下一方向的工作循環。其電路圖如圖5所示。圖5 譯碼顯示電路4、主控制電路主控制電路主要是74LS192芯片輸出的信號到數碼顯示管，每次計時完成后此輸出信號通過基本邏輯運算對74LS192和74LS160芯片進行重新置數使得整個交通燈控制系統能循環的進行下去。其電路圖如圖6所示。圖6

7、主控制電路5、信號燈譯碼器電路此部分電路是為了將計數器輸出的信號轉變為紅黃綠三種顏色的燈變化所需的信號，通過計數器74LS160輸出的信號進行基本邏輯運算控制紅燈和綠燈的亮滅，黃燈的閃爍則是通過74LS160輸出地信號和555定時器所產生的脈沖信號進行邏輯運算實現的。其電路圖如圖7所示。圖7 信號燈譯碼器電路四、總電路工作原理及元器件清單1總原理圖2 電路完整工作過程描述（總體工作原理）該電路的工作原理：剛開始時，計數器74LS160的輸入端全部接地，通過計數器74LS160輸出的信號進行基本邏輯運算控制紅燈和綠燈的亮滅，黃燈的閃爍則是通過74LS160輸出地信號和555定時器所產生的脈沖信號

8、進行邏輯運算實現的。同時計數器74LS160輸出的信號經過邏輯器件的關系控制作為計數器74LS192的輸入，計數器74LS192會預置數40秒，然后在信號脈沖的作用下和555定時器的共同作用下開始進行倒計時，當倒計時倒為零時，每次計時完成后此輸出信號通過基本邏輯運算對74LS192和74LS160芯片進行重新置數使得整個交通燈控制系統能循環的進行下去。從而實現對主干道，副干道的綠燈、黃燈和紅燈的亮滅的控制，讓它實現我們想要的功能。3元件清單元件序號型號主要參數數量備注U1，U274LS1922計數器U374324或門U474332或非門U574031與非門U674LS1601計數器U77404

9、4非門U87SEG-BCD2數碼管U9，U1074088與門U115551定時器U12res47k,51k2電阻U13cap10nF,10uF2電容U14,U15TRAFFIC LIGHTS2交通燈5、 仿真調試與分析在proteus軟件中對電路進行了仿真調試，得到了測試效果如圖8到圖11所示四種狀態。由于74LS192芯片可以進行倒數計時，74LS160芯片的輸入端全部接地，故信號燈的輸入信號是由這兩種芯片的信號以及555定時器所產生的脈沖信號進行各種邏輯運算得到的，總共可得到以下幾種結果：1、 前40S內主干道綠燈亮，副干道紅燈亮，見圖8； 圖82、中間5S主干道黃燈閃爍，副干道紅燈亮，見

10、圖9； 圖93、后20S內主干道紅燈亮，副干道紅燈亮，見圖10；圖10 4、最后5S主干道紅燈亮，副干道黃燈閃爍，見圖11；圖116、 結論與心得結論：交通燈的整體控制電路經過Proteus軟件的測試，倒計時以及信號燈變化等功能均可實現，只要開始接通電路，電路便可自動運行，主干道先倒計時40S且綠燈亮，副干道倒計時40S且紅燈亮，主干道的車輛可以自由通行；然后主干道黃燈閃爍5S副干道紅燈不變，這能夠提醒主干道過線的車輛快速穿越；接著副干道倒計時20S且綠燈亮，同時主干道倒計時20S且紅燈亮，副干道的車輛可以自由通行；最后副干道黃燈閃爍5S且主干道紅燈不變，這能夠提醒副干道過線的車輛快速穿越。仿

11、真結果得到預期效果，達到設計要求。心得：這次設計交通燈控制電路，可以說給我帶來了很大的體會。剛開始的時候，不知道從何做起，不知道怎么設計方案。于是，就去查找資料，包括翻閱相關的書籍和上網查看，慢慢地才理清了一點頭緒。做了幾個方案都沒有想要的效果，心里很著急，但最終還是冷靜了下來，再慢慢地分析，在兩個方案之間，終于敲定了一個方案。中間遇到了很多的問題，比如怎樣設計主控電路、信號發生器怎樣設計、所用的芯片的功能如何、需要的原件有什么、實際接上電路總是實現不了想要的效果等等問題。但都慢慢地理清里面的各種關系，思考著怎么做，需要什么東西，不斷地動手嘗試，尋找失敗的原因，追尋成功的原理，一步一步地堅持了下來，達到了效果，完成了想要得到的東西，心中甚是高興。總之，經過這次的設計，我不但鞏固了前面所學到的知識，知道了知識的重要；也培養了我解決問題的能力，提高了動手的能力，將書本上的東西變活，并且深刻地認識到，實踐是檢驗真理的唯一標準；同時尋找幫助也是很重要的，認真去做的話