数电试验交通灯控制电路方案

个人资料整理 仅限学习使用一、 方案论证首先分析我们要设计的这个交通灯控制电路的功能有以下几点： 1、可以控制主干道与支干道的信号灯的明暗，2、可以对主干道与支干道的信号灯亮的时间进行倒数计时。因此我们可以知道此电路应包含振荡电路、计数器电路、译码显示、主控制电路和信号灯译码驱动器等五个部分，并分析其原理图如图 1所示。译码显示信号灯译时钟信号主控制码驱动器电路振荡电路计数器电路时钟信号图1交通灯控制电路对红绿灯时段分别倒数计时，运用红绿灯变化时的高低电平对74LS192D芯片进行置数，使之能分别进行 35S、30S、5S倒数计时，再通过74LS160N芯片的输出端进行各种逻辑组合运算控制红黄绿三种灯的亮灭，通过555定时器提供的脉冲信号控制黄灯的闪烁。此方案与方案一相比更易操作，用到的逻辑运算器件也比方案一要少，现实应用时可用性好，性价比较高。二、 电路设计1、振荡电路脉冲信号源选用 555定时器产生，频率为 1Hz,其各项数据为 R1=4.7KΩ，个人资料整理 仅限学习使用R2=5.7KΩ，C1=1mF,C2=10nF,其电路图如图2所示。VCC5V2VCC352674U1NIRSTR1ORHISCTTDRDC4.7kΩ1NC8GVTUO13LM555CMR25.7kΩ0C11mF C210nF图2振荡电路2、计数器电路电路工作循环周期为 70S，，主干道红灯为 35S，绿灯为 30S，次干道上红灯 35S，绿灯 30S，黄灯 5S，本设计我选用了 74LS192D和74LS160N，74LS192D芯片具有倒数计时清零置数功能，用来进行倒数计时， 74LS160N是加法计数器用来进行同步计数来控制信号灯的亮灭。计时器电路分两部分，倒数计时部分和加法计时部分。倒数计时部分电路如图 3所示，加法计时部分电路如图4所示。个人资料整理 仅限学习使用VCC5V4VCC0

VCC5VU3U215AQA315AQA312VCC12BQBBQB10CQC63010CQC69DQD79DQD711~LOAD~BO1311~LOAD~BO1314CLR~CO1214CLR~CO125UP5UP44DOWNDOWN74LS192D174LS192D2图3倒数计时器电路VCC5VU133AQA14413BQB5CQC126DQD11VCC7ENPRCO1510ENT~LOAD~CLR0 2 CLK74160N图4加法计时器电路3、译码显示此部分电路的作用是将倒数计数器电路中的数值通过数码显示管显示出来便于人们可以直接观察，此电路通过 555定时器输入脉冲信号到 74LS192D芯片再接数码显示管，使数值以倒数计时方式显示出来。其电路图如图 5所示。个人资料整理 仅限学习使用U5 U4DCD_HEX DCD_HEXVCCVCC141312115V109875VU3U2215AQA3VCC15AQA31BQB201BQB2VCC010CQC61610CQC69797DQDDQD11~LOAD~BO1311~LOAD~BO1314121412CLR~COCLR~CO5UP5UP44DOWNDOWN74LS192D1674LS192D图5译码显示电路

VCC5V19VCC5267420IRSU1R1NTORHISDC85kΩ1GV8TO183LM555CMR2100kΩ0C1C21uF10nF34、主控制电路主控制电路主要是 74LS192D芯片输出的信号到数码显示管，每次计时完成后此输出信号通过基本逻辑运算对 74LS192D和74LS160N芯片进行重新置数使得整个交通灯控制系统能循环的进行下去。其电路图如图 6所示。个人资料整理 仅限学习使用U8A7433NU8B147433N15U12A7403N16

U5DCD_HEXU6A2637432N7U6B457432N12U6C897432N13U6D10117432NVCCVCC5V5VU32115AQA3VCC012VCC010CQC697DQD11~LOAD~BO1314CLR~CO125UP204DOWN74LS192D1VCCU26BU27B7432N5V7404N18U26A7404NU133AQA1419413170BQB5C126DQD117ENPRCO15VCCENT9~LOAD1~CLR2CLK74160N

U4DCD_HEXU215AQA31BQB210CQC697DQD11~LOAD~BO1314CLR~CO125UP4DOWN74LS192D图6主控制电路5、信号灯译码器电路此部分电路是为了将计数器输出的信号转变为红黄绿三种颜色的灯变化所需的信号，通过计数器 74LS160N输出的信号进行基本逻辑运算控制红灯和绿灯的亮灭，黄灯的闪烁则是通过74LS160N输出地信号和555定时器所产生的脉冲信号进行逻辑运算实现的。其电路图如图7所示。个人资料整理 仅限学习使用U22U23VCCTRAFFIC_LIGHT_SINGLETRAFFIC_LIGHT_SINGLE5V5056265254VCC5267427U1NIRSTU9BORHISDC85kΩ1NC8GV55TU13U7C7408JO331425AQAU7ALM555CM4BQB13U7DU9A05CQC127408J7408J6DQD11517408J7408JR2VCC46U7B7ENPRCO15100kΩ10ENT4909~LOAD7408J1~CLR282CLK4453C174160NC21uF10nFU26DVCCU26C7404N5V7404N图7信号灯译码器驱动电路四、 性能的测试在Multisim10.0环境下对电路进行了测试，测试效果如图8到图11所示四种状态。由于74LS192D芯片可以进行倒数计时，74LS160N芯片的输入端全部接地，故信号灯的输入信号是由这两种芯片的信号以及555定时器所产生的脉冲信号进行各种逻辑运算得到的，总共可得到以下几种结果：1、前35S内主干道绿灯亮，支干道红灯亮，见图8；2、中间5S主干道黄灯闪烁，支干道红灯亮，见图9；3、后30S内主干道红灯亮，支干道红灯亮，见图10；4、最后5S主干道红灯亮，支干道黄灯闪烁，见图11；个人资料整理 仅限学习使用U26C

4 图8主干道绿灯亮支干道红灯亮U26C 图9主干道黄灯闪烁支干道红灯亮个人资料整理 仅限学习使用U8A7433NU8B197433N20U12A7403N36

VCC5VU5U4DCD_HEXDCD_HEXVCCU1U6A5R16145kΩ277432N8115U6B9310LM555CM7432N12R217U6C5kΩ7432N18U6DC1C27432NVCC1uF10nFVCC5V1105VU3U216VCCVCC0074LS192D1374LS192DU22U2337TRAFFIC_LIGHT_SINGLETRAFFIC_LIGHT_SINGLEU27B7432NU26B35222526287404NVCCU26A7404NU9B5V4U1327U7C7408JU7A0U7DU9A7408J7408J21117408J7408JU7BVCC7408J243174160N23U26D307404N图10主干道红灯亮支干道绿灯亮个人资料整理 仅限学习使用VCC5VU5U4DCD_HEXDCD_HEXVCCU16U8A145kΩ277432N8115U6B97433N103LM555CM12R27432N5kΩ17U6CU8B197432N18U6D7433NC120C27432NVCC1uF10nFVCC115V05VU3U2U12A16VCC0VCC3674LS192D1374LS192DU22U2337TRAFFIC_LIGHT_SINGLETRAFFIC_LIGHT_SINGLEU27B7432NU26B35222526287404NVCCU26A7404NU9B5V4U1327U7C7408JU7A0U7DU9A7408J7408J217408J7408JU7BVCC7408J312474160N23U26D30 U26C 7404N7404N图10主干道红灯亮支干道黄灯闪烁五、 结论电路经过 Multisim10.0的测试，倒计时以及信号灯变化等功能均可实现，只要开始接通电路，电路便可自动运行，主干道先倒计时 35S且绿灯亮，支干道倒计时35S且红灯亮，然后主干道黄灯闪烁 5S支干道红灯不变，接着支干道倒计时30S且绿灯亮，同时主干道倒计时30S且红灯亮，最后支干道黄灯闪烁5S且主干道红灯不变。所有预设功能均可实现。六、 性价比本次设计所用的为电阻 2个，数码显示管 2个，74LS192D芯片 2片，74LS160N芯片1片，与门、非门、或门若干。这些元器件在市场上均可以买到不必自己另行组合，导线也可以买到，所以本次设计性价比较高。七、 课设体会及合理化建议设计好电路时，便开始进行模拟实验电路。这时便开始遇到一次又一次的打击，总是得不到想要的结果，只好从资料中检查每一个芯片的功能表、真值表，并改进电路，我忘不了电路运行成功的那一刻，太兴奋了。从这次课程设计活动中我认识到了一定要认真对待每一个问题，很有可能就在一个你不注意个人资料整理 仅限学习使用的地方导致你失败。我想设计实验时可以进行一次大的组合性设计实验，比如可以一个班或几个班一起设计实验，每个团体分担一部分，都成功后就可以组合成一个完整的实验，而这个实验可以运用到身边生活中，我想这样就更可以调动积极性以及开放性设计性。参考文献阎石主编.数字电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，1998年靳孝峰主编.数字电子技术基础，哈尔滨工程大学出版社，2018年孙肖子、邓建国等主编.电子设计指南.[M]北京：高等教育出版社，2006年李银华主编.电子线路设计指导.[M]北京：北京航空航天大学出版社，2006年付家才主编.电子实验与实践.高等教育出版社，2003年李秀人主编.电子技术实训指导.[M]西安：国防工业出版社，2006年附录Ⅰ整体电路原理图个人资料整理 仅限学习使用U8A7433NU8B197433N20U12A7403N36

VCC5VU5U4DCD_HEXDCD_HEXVCC52674U1U6A5R1NIRST6ORHISDC1485kΩ271GV81T7432N8O15U6B93310LM555CM7432N12R2100kΩ17U6C7432N18U6DC1C27432NVCC1uF10nFVCC5V1105VU3U215AQA31615AQA312VCC12BQBBQBVCC0C60C69DQD79DQD711~LOAD~BO1311~LOAD~BO1314121412CLR~COCLR~CO5UP5UP44DOWNDOWN74LS192D1374LS192DU22U2337TRAFFIC_LIGHT_SINGLETRAFFIC_LIGHT_SINGLEU27B7432NU26B35222526287404NVCCU26A7404NU9B45VU1327U7C7408J3AQA14U7A04BQB13U7DU9A7408J7408J6DQD11217408J7408J7ENPRCO15U7B10VCCENT9~LOAD7408J1~CLR2CLK243174160N