交通灯控制的逻辑电路设计

1、交通灯控制的逻辑电路设计.概述伴随着社会的发展以及人类生活水平的提高，汽车的数量在不断的增加,交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了，所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过，往往采用电子控制的交通信号来进行 指挥。以下就是运用数字电子设计出的交通灯：其中红灯亮，表示该条路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示允许通行.交通灯控制器的系统框图如下：东西方P动单步1控制分频S1时标1yr1系统框图（a）.交通灯的组成和原理一个用来指挥车辆顺利、畅通通过十字路口的装置一一交通灯它可以显示车辆通行和等待的时间，以便车辆更有秩序的通过一个

2、交通 灯应包含以下几个基本的部分：1. 秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮的比例为 5:1:6,所以，只要 用4秒为单位时间，则计数器每四秒输出一个脉冲.这一电路的实现就要 用到秒脉冲和分频器.2. 控制器这是交通灯的核心部件.由波形图图（b）可知、计数器每次工作循环为12所以可以选用12进制计数器此设计选用中规模74LS164八位移位寄存器组成的扭环形12进制计数器其状态表如图（c）所示012345t丁匚L6711nNSG|NSYNSREWREWGEWYt计数器输出南北方向东西方向Q0Q1Q2Q3Q4Q5NSGNSYNSREWGEWYEWR0000000100001110000

3、0100001211000010000131110001000014111100100001511111001000161111110011107011111001100800111100110090001110011001000001100110011000001001010图(c)根据状态表我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻 辑表达式：东西方向：绿：EWG二Q4*Q5;黄：EWY=Q4*Q5;红： EWR=Q5;3. 显示部分显示控制部分，实际是一个时控电路当红灯亮时，使减法计数器开 始工作(用对方的红灯信号控制),每来一个秒脉冲，使计数器减1,直到计 数器为”而停止.译码显示

4、用74LS248BCD码七段译码器，显示器用 LC5011 11共阴极LED显示器,计数器采用可预置加、减法计数器 74LS168.4. 手动/自动控制,夜间控制部分此部分用选择开关进行置开关在手动位置，输入单次脉冲，可使 交通灯处在某一位置上，开关在自动位置时，则交通信号灯安自动循 环工作方式运行夜间时，将夜间开关接通，黄灯亮.三.设计要求(1).满足如图(d)顺序工作流程.图(d)图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG .它们的工作方式 ,有些必须是并行的 ,即南北方向绿灯亮 ,东西方向红灯亮 ;南北方向 黄灯亮东西方向红

5、灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方 向红灯亮，东西方向黄灯亮。（ 2）。 应满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯的时间 应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯的时间应等于 东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图如图（b）所示图（b）中，假设每个单位时间是4秒，则南北、东西方向绿，黄， 红灯亮时间分别为 20 秒， 4 秒， 24 秒，一次循环为 48 秒。其中红灯 亮的时间是绿灯，黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀的。（3）。 十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观 的把握时间。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 的计数方式工作，

6、直至减到数为 0，十字路口红，绿灯交 换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。如： 当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向的数字显示为 24， 并使数显计数器开始减 1计数，当减到绿灯灭而黄灯闪耀时，数显 的应值应为 4，当减到 0时，此时黄灯灭，南北方向的红灯亮；同 时使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数显为 24。（4）。 可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。四设计步骤及方法1. 单次手动及脉冲电路单次手动脉冲（如下图）是由两个与非门组成的 RS触发器产生的, 当安下K1时，有一个脉冲输出使74LS164移位计数,实现手动控制.K2 在自动位置时，由秒脉冲电路分频后（4

7、分频）输入给74LS164,这 样,74LS164为每4秒向前移一位（计数1次）,秒脉冲电路用555电路来 实现，如下所示：单次手动脉冲振荡器是产生时间标准秒言号的电路，在精度要求不高的情况下在本系统中振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器产生（如下图）GND555电路产生的秒信号与4分频电路多谐振荡器的振荡频率可以用下面的式子推出fO=1/T 1/0.69(R1+2R2)C如果选用R仁R2=10KQ,C选47f (如图所示)则可以调节出频率 为1的时钟信号然后再通过分频器4分频就得到要求的时钟脉冲。2. 控制器部分它是由74LS164组成扭环行计数器，然后经译码后，输出十字路口 南北、东西

8、两个方向的控制信号其中黄灯要满足闪耀，并在夜间时，黄 灯闪亮，但绿、红灯灭.电路控制图如下：K13. 数字显示当南北方向绿灯亮，而东西方向红灯亮时，使南北方向的74LS168依 减计数工作，从24开始往下减，当减到寸，南北方向绿灯灭，红灯亮，而 东西方向红灯灭,绿灯亮.由于东西方向红灯灭信号（EWR= 0）,使与门 关断，减法计数器工作结束而南北方向红灯亮，使另一方向一一东西 方向减法计数器开始工作。电路图如下LC5011 -11LC5011 -1112345aDPY56781234567e e .gdp11121oO1bE aA1 2 74lOcdpoaS2484 5I T B A B CBD L R34678cfgd)匚卵a b c d e f ga DPY b 丄:仃e leC511C11 gDPYdpac f bJ g5 一 ecddp72 1 ?74LS24863 4 54LS248A B CBD L RDPY a d仃 e Lp5011c11 gDPYdpbp aLC5011 -11LC5011 -11112b3c456DPYdpcddp83467g_dpdeLC5011-c1123_ g 匸dp3a DPY6 f7a bgd