数字电路課程设计试验汇报
課程设计題目
題目：交通灯控制电路设计
实現功能
设计一种十字路口的交通灯控制电路，规定东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行時间都设為60秒(数字显示自59到00)。
在绿灯转為紅灯時，规定黄灯先亮5秒钟（数字显示自04到00），才能变换运行车道；黄灯亮時，规定每秒闪亮一次。
东西方向、南北方向车道除了有指示灯外，每一种灯亮的時间都用显示屏进行显示（采用倒计時的措施）。
设计原理与参照电路
分析系统的逻辑功能，画出框图
秒脉冲发生器
秒脉冲
发生器
倒计時
计時器
T4
T0
信号灯
转换器
东西方向
车道信号灯
南北方向
车道信号灯
图1.交通灯控制系统原理框图
信号转换
表1.控制器工作状态及功能表
控制状态
信号灯状态
车道运行状态
S0(00)
东西向绿灯亮
东西车道通行，南北车道严禁通行
S1(01)
东西向黄灯亮
东西车道缓行，南北车道严禁通行
S2(11)
东西紅灯亮、南北绿灯亮
东西车道严禁通行，南北车道通行
S3(10)
东西紅灯亮、南北黄灯亮
东西车道严禁通行，南北车道缓行
AGreen=1
东西绿灯亮
BGreen=1
南北绿灯亮
AYellow=1
东西黄灯亮
BYellow=1
南北黄灯亮
ARed=1
东西紅灯亮
BRed=1
南北紅灯亮
方案
选用JK触发器，设状态编码為：S0=00,S1=01,S2=11,S3=10,其输出為Q1Q0，则其状态表為：
表2.状态编码与信号灯关系
現态
次态
输出
Q1n
Q0n
Q1n+1
Q0n+1
AG
AY
AR
BG
BY
BR
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
3.1倒计時计数器
十字路口除指示灯显示外，尚有数字倒计時显示。详细為：当某方向绿灯亮時，置显示屏為某值，然后以每秒减1的计数方式工作，直至减到数字為“04”時绿灯灭，黄灯亮。减到“00”時此方向黄灯灭，紅灯亮，而另一方向紅灯灭，绿灯亮。十字路口绿、黄、紅灯变换，一次工作循环結束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计時过程中计数器还向译码器提供模4的定期信号T4和模0的定期信号T0。
倒计時计数器选用集成电路74LS190进行设计。74LS190是十进制同步可逆计数器，具有异步并行置数功能、保持功能。74LS190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实現清零功能。
表3.74LS190状态表
CTEN
D/U
CLK
LOAD
ABCD
QAQBQCQD
0
X
X
0
XXXX
ABCD
0
1
POS
1
XXXX
CountDown
0
0
POS
1
XXXX
CountUp
1
X
X
X
XXXX
Qa0Qb0Qc0Qd0
选用两个74LS190级联成一种六十进制倒计時计数器。将其中作為个位数的芯片的CLK端接秒脉冲发生器（1Hz的脉冲），RCO端接在十位数芯片的CLK端。个位数预置為9，既A接“1”、B接“0”、C接“0”、D接“1”。十位数预置為5，既A接“0”、B接“1”、C接“0”
图2倒计時计数器
图2倒计時计数器
3.2信号转换控制
向触发器提供模4的定期信号T4和模0的定期信号T0：T0表达倒计時减到数“00”（也既绿灯的预置時间，到00時，计数器重新置数），T0=1，此時T0給JK触发器一种脉冲，使信号灯发生转换，一种方向的绿灯亮，另一种方向的紅灯亮。接法為：把两个74LS190计数器的8
T4表达倒计時减到数“04”時。T4=1，此時T4給JK触发器一种脉冲，使信号灯发生转换，绿灯的变為黄灯，紅灯的不变。接法為：当减到数為“04”
规定黄灯每秒闪一次，用一种频率為1Hz的脉冲连在控制黄灯的输入端既可。详细连接措施如图3所示。
图3.信号转换控制
图3.信号转换控制
3.3信号灯与数字显示屏
信号灯采用了发光二极管，当输出信号為“0”時二极管发光。
图4.信号灯与数字显示屏
图4.信号灯与数字显示屏
交通灯整体效果图
图5.交通灯整体效果
图5.交通灯整体效果
重要器件
元件名
型号
数量
集成电路
74LS00
7个
74LS04
1个
74LS08
1个
76LS10
2个
74LS107
2个
74LS190
2个
4078
2个
电阻
10Ω
6个
发光二极管
紅色
2个
黄色
2个
绿色
2个
数码显示管
2个
导线
若干
设计体会及改善措施
这个设计是我們第一种独立思索及完毕的数字电路试验課題，从开始构思到最终完毕都花费了很大的心血