十字路口交通灯控制系统2

十字路口交通灯控制系统

学院：电子信息工程学院 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2014年 12 月

目 录

一、 设计任务与要求 ...........................3

二、 总体框图 ...........................3

三、 选择器件 ...........................3

四、 功能模块 ...........................6

五、 总体设计电路图 ...........................9

六、 硬件模拟与仿真 ...........................11

七、个人体会与总结 ............................12

十字路口交通灯控制系统

一．设计任务与要求

十字路口只有直行和左拐控制的红，黄和绿交通灯，该交通灯控制规则如下表1-1。

表1-1 设计总体要求 东向西 直拐绿 直拐黄 直拐红 直拐红 东西向 西向东 直拐红 直拐绿 直拐黄 直拐红 南向北 直拐红 直拐绿 直拐黄 直拐红 南北向 北向南 直拐红 直拐红 直拐绿 直拐黄 30s 2s 15s 2s 25s 2s 20s 2s

二．总体框图

总体框图如下图2-1所示。

74LS161和74LS74组成的定时电路 74LS74组成的环形计数器 74LS161组成的任意进制计数器

显示计时

图2-1 总体框图

整体思路：

用192减法计数器级联组成100以内任意进制的计数器与数码管组成显示电

路。用三个计数器与环形计数器构成一组交通灯的控制电路，D触发器的输出依次控制计数器的运行，而计数器的级联端为触发器的脉冲信号，从而构成一组交通灯控制电路。用计数器和D触发器构成依次定时电路，将三个定时电路输出依次与后三组环形计数器控制的定时电路相连，控制它的触发，从而达到要求。

三．选择器件

1.器件选择

本次试验所用器件如表3-1所示。

型号 用途 74LS192 计数器 DCD-HEX 数码管 74LS32 双输入或门 74LS11 三输入与门 2、器件功能介绍 （1） 74LS192

表3-1 器件选择表 数量 型号 26 74LS74 26 74LS04 11 74LS08 2 74LS00 用途 D触发器 非门 双输入与门 双输入与非门 数量 15 3 5 3 U1151109ABCDQAQBQCQD~BO~CO3267131211~LOAD14CLR5UP4DOWN74LS192D

图3-2 74LS192的管脚图 74LS192的功能如表3-2逻辑功能表所示。

表3-2 74LS192逻辑功能表 输 入 CR LD’ UP DOWN D C B A 1 0 0 0 * 0 1 1 * * ↑ 1 * * 1 ↑ * a * * * b * * * * QD 0 a 输 出 QC 0 b QB 0 c QA 0 d c D * * * * 加计数功能 减计数功能 74LS192为可置数的同步十进制双时钟加减计数器，如图3-2所示它具有上升沿有效的加计数时钟端UP和减计数时钟端DOWN；该计数器具有异步清零端，当清零信号CLR为高电平时，实现清零功能；该计数器还有异步计数功能，当置数信号LOAD为低电平时，实现预置数；当计数器加计数，且计数值为9

时，进位端CO输出宽度等于加计数脉冲UP的低电平脉冲；当计数器减计数，且计数值为0时，借位端BO输出宽度等于减计数脉冲DONW的低电平脉冲。执行加数功能时，减计数端DOWN接高低电平，计数脉冲由UP端输入；执行减数功能时，加数端UP接高电平，计数脉冲由减数端DOWN。 (2)74LS74

74LS74是一种双上升沿D触发器芯片，功能为：1Q、2Q、1Q、2Q输出端 1CP、2CP 时钟输入端 1D、2D 数据输入端 CLR1、CLR2 直接复位端（低电平有效） PR1、PR2 直接置位端（低电平有效）。

图3-2 74LS74管脚图

（3）数码管

数码管是一种由发光二极管组成的断码型显示器件，如图3—3所示。

U13DCD_HEX

图3—3 数码管

数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。

四．功能模块

1、74LS192组成的循环式百位任意进制倒计时计数器 （1）2进制减法计数器

工作时计数器置数到二然后开始倒计数，计到0时级联端由低电平变高电平，置数端工作，重新置到2，如此循环工作。

2进制减法计数器电路图如图4-1所示。

图4-1 二进制减法计数器

（2）百进制内减法计数器

开始后计数器进行减法计数，当低位计到0时地位级联端由0变1，送到高位的时钟端，高位减1，地位变9后继续进行减法计数，当高位也变为0时,高位级联端也输出高电平，计数器总体置数到所需数，循环进行。 百进制内减法计数器电路图如图4-2所示。

图4-2百进制内减法计数器

2、74LS74组成的三位环形计数器

把移位寄存器的串行输出信号反馈到环形输入端，那么在移位脉冲的作用下原来存入的数码将逐步由第一级触发器移到最后一级触发器，再由最后一级触发器反馈到第一级触发器，如此循环，数据不再消失，形成环形计数，若移位寄存

器有8个触发器，则经过8个移位脉冲寄存器内的数码循环一次，因此可以构成8进制计数器，这种移位寄存器的计数器称为环形计数器。

环形计数器电路图如图4-3所示。

图4-3环形计数器

3.74LS192和74LS74组成的任意两位数倒计时计数器

当计数器从所需数计到0时，级联端输出信号，将此信号作为D触发器的脉冲信号，将一个高电平置到D触发器输出端，使得输出端从0变为1，并用Q端控制计数器的高电平端，使得计数器在倒计时结束后不在工作。

74LS192和74LS74组成的任意两位数倒计时计数器电路图如图4-4所示。

图4-4倒计时控制器

五．总体设计电路图

计数器三个为一组，用环形计数器依次触发。三个控制器控制四组计数器依次工作，从而达到总体要求。

总体电路如图5-1所示。

图5-1总体电路图

六．硬件模拟与仿真

仿真图如图6-1所示

图6-1仿真图

七．个人体会与总结

两周的电子课程设计到此结束了，虽然在课程设计过程中遇到了各种各样 的问题，但都一个一个的解决了。

首先是在方案选择方面，刚开始选择了熟悉的计数芯片74LS160来作为主 体计数模块，但实际中交通灯为倒计时的问题，斟酌再三，选择了74LS192D 来代替74LS160，取得了很好的效果；在总体组合时序方面也遇到了不少问题， 但最终都一一解决。

在这两周的课程设计中，我们把在课堂上学到的理论知识应用到设计当中，加深了对课本的理解与记忆，增强了解决问题的能力，受益匪浅。同时在以后的学习生活中，我将更加重视课堂上的理论学习，只有有加强理论基础才可以更好的应用于实践。