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红绿灯控制器


红绿灯控制器
一、设计任务书
1、题目:红绿灯控制器 2、设计要求设计一个红绿灯控制器设计应具有以下功能 基本设计要求:设计一个红绿灯控制器控制器设计应具有以下功能 (1)东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮。. (2)东西方向黄灯亮,南北方向红灯亮。 (3)东西方向红灯亮,南北方向绿灯亮。 (4 ) 东西方向红灯亮,南北方向黄灯亮。 要求有时间显示(顺数、逆数皆可

) ,时间自定。 (大于 15 秒以上) , 可添加其他功能。 3、给定条件 只能采用实验室提供的中小规模电路进行设计。(不一定是实验用 过的)

十字路口交通示意图

二、设计框图及整机概述
该电路主要由以下五部分组成: 1、状态控制器 2、状态译码器 3、减法计数器 4、秒脉冲发生器 5 5、预置数电路信号灯显示电路

整机概述: 该电路旨在模拟交通灯基本工作原理。在预置数电路信号灯显 示电路中设定东西方向绿灯(38 秒) 、黄灯(10 秒) 、红灯(28 秒) , 电路按照设计要求的状态工作。 设计结构框图:

数码管显示

脉冲发生器

减法计数器

状态控制器

状态译码器

信号灯显示

三.各单元电路的设计方案及原理说明
1 状态控制器 (1) 交通灯工作流程如图 2 所示

主道绿灯亮,支道红灯亮

38 秒末

主道黄灯亮,支道红灯亮

10 秒末

主道红灯亮,支道绿灯亮

0 秒末

(2) 状态控制器
信号灯四种不同的状态分别用 S0(主道绿灯亮,支道红灯亮) 1(主道 、S 黄灯亮,支道红灯亮) 2(主道红灯亮,支道绿灯亮) 3(主道红灯亮,支道 、S 、S 黄灯亮)表示,其状态编码及状态转换图 3 所示。
S0=00 S1=01
S2=10 S3=11

所以状态控制器电路如图所示:

2、状态译码器设计
主、支道上红、绿、黄(用蓝灯表示)信号灯的状态主要取决状态控制器的 输出状态。他们之间的关系见真值表如表 2 所示。对于信号灯的状态, “1”表示 灯亮, “0”表示灯灭。 表2
状态控制器输出 Q2 0 0 1 1 Q1 0 1 0 1 主道信号灯 R(红) 0 0 1 1 Y(黄) 0 1 0 0 G(绿) 1 0 0 0

信号灯信号真值表
支道信号灯 r(红) 1 1 0 0 y(黄) 0 0 0 1 g(绿) 0 0 1 0

根据真值表,可求出各信号灯的逻辑函数表达式为:
R ? Q 2 Q 1 ? Q 2 Q1 ? Q 2 Y ? Q 2 Q1 G ? Q 2Q1 r ? Q 2 Q 1 ? Q 2 Q1 ? Q 2

y ? Q 2 Q1

g ? Q2 Q1

所以有交通灯的显示电路如图 5 所示:

3. 减法计数器 本电路采用两片同步十进制加/减法计数器 74LS190,用串行进位 方式构成一个百进制减法计数器,再采用预置数的方法,构成三 十八进制的减法计数器。如下图所示:

4、秒脉冲发生器 直接采用 EWB 中的时钟源

5、数码管显示电路
数码管的输入端从左到右依次接入计数器的输出端的高位到低位

四.调试过程及结果分析

调试过程由 EWB 电路仿真软件实现。 首先总体规划电路模块,然后分模块进行设计、仿真测试,最后 将各模块之间联系为一体,即可形成整个电路系统。 整机调试步骤如下: 1、 2、 3、 启动仿真; 在减法计数器电路中设定红灯、黄灯、绿灯时间; 进行仿真,电路按照设计要求进行工作。

五、附录
1、元器件清单 74LS190 芯片 2 片;74LS163 芯片 1 片;数码管 2 个:彩色指示灯 6 个;

与门、非门、与非门、或门若干个。 2、整机电路图


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