PROTEUS 交通燈

1、第12頁 十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計本課題是基于數(shù)字電路關(guān)于交通燈控制電路的設(shè)計。從課程設(shè)計的題目要求出發(fā)，設(shè)計了一個南北方向和東西方向十字路口的交通燈控制電路。通燈控制電路采用74ls190可預(yù)置四位二進制雙時鐘可逆計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)功能，并通過一系列集成邏輯門電路芯片控制紅綠燈的交替顯示。本交通燈控制電路系統(tǒng)是基于74ls190可預(yù)置四位二進制雙時鐘可逆計數(shù)器、74ls00二輸入四與非門芯片、74ls04六反向器、74ls08二輸入與門芯片、74ls32二輸入或門芯片、74ls74雙d鎖存器、74ls47譯碼器等中小規(guī)模集成芯片，數(shù)碼管顯示器和綠黃紅發(fā)光二極管指示燈所組成的電路，采用prote

2、us軟件進行電路仿真。通過對各部分電路的分析設(shè)計，實現(xiàn)總體電路的功能。由于不需要做實物才用了1hz輸出時鐘脈沖信號（查了一些資料采用了555定時器）。采用74ls190組成計數(shù)電路，通過一系列邏輯門電路實現(xiàn)紅綠燈的交替顯示。按照課題的要求，用74ls190設(shè)計了倒計時電路，通過譯碼器連接數(shù)碼管顯示紅綠燈的倒計時。它的計時周期為24秒，南北及東西方向各車道通車12s。 本電路設(shè)計的優(yōu)點是，用了盡量少的芯片實現(xiàn)了課題所要求的功能，既實現(xiàn)了紅綠燈的指示，又以倒計時的方法對紅綠燈的時間進行了顯示。一. 設(shè)計的基本內(nèi)容1.1 設(shè)計題目十字路口交通燈控制設(shè)計1.2 設(shè)計任務(wù)1.2.1 設(shè)計任務(wù)及指標(biāo)（1）

3、要求南北方向車道和東西方向車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，各車道每次通行時間都設(shè)為12秒；（2）東西方向、南北方向車道都有紅、黃、綠燈指示，且用顯示器進行顯示允許通行或禁止通行剩余時間（采用倒計時的方法）；（3）在允許通行剩余2秒時，綠燈轉(zhuǎn)為黃燈，且要求黃燈閃爍，當(dāng)黃燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t燈時才能變換運行車道；（4）黃燈亮?xí)r，要求每秒閃亮一次；1.2.2 設(shè)計相關(guān)說明所設(shè)計的交通路口為一十字路口是一南北和東西車道車流沒有明顯差別的路口，且不涉及左右轉(zhuǎn)彎及人行道紅綠燈問題。二. 設(shè)計方案方案：根據(jù)題目的要求南北方向車道和東西方向車道兩條交叉道路上的車輛交替運行，兩車道均符值為12，也就是一個循環(huán)是24秒。

4、如此先顯示12秒倒計時（對應(yīng)綠燈，到了2秒時由綠燈轉(zhuǎn)為黃燈）后顯示12秒倒計時（由黃燈轉(zhuǎn)為紅燈），然后再顯示30秒倒計時（由紅燈轉(zhuǎn)為綠燈，到了2秒時由綠燈轉(zhuǎn)為黃燈）.以此類推。由于南北方向的通行時間也就是支干道的禁行時間，所以兩組數(shù)碼管顯示的倒計時是一樣的，只需2個74ls47譯碼器即可 三. 設(shè)計的基本思路和主要內(nèi)容設(shè)計基本思路1.交通燈順序工作流程 交通燈順序工作流程2.設(shè)計的主要內(nèi)容（1）根據(jù)本課題設(shè)計要求分析并畫出簡易電路結(jié)構(gòu)框圖；（2）.根據(jù)日常生活經(jīng)驗確定系統(tǒng)中交通燈的特點； （3）.按照要求分析并設(shè)計電路，繪制電路原理圖；（4）.選定各部分集成電路元器件的類型；（5）.利用pro

5、teus軟件對所設(shè)計電路進行調(diào)試仿真；四元件及其簡介 本課題主要由秒脈沖產(chǎn)生部分、計數(shù)電路、譯碼電路、數(shù)碼管顯示部分、狀態(tài)控制電路、燈控電路和紅綠燈顯示部分組成，根據(jù)所要實現(xiàn)的功能及各元件參數(shù)，本課題主要用到1he矩形波發(fā)生器、74ls190 4位十進制同步減計數(shù)器、74ls164 8位串入/并出移位寄存器74ls04六反相器芯片、74ls08二輸入與門芯片、 4位十進制同步減計數(shù)器74ls32二輸入或門芯片、74ls74雙d鎖存器和74ls47譯碼器。 74ls190計數(shù)器 74ls190計數(shù)器引腳圖74ls190是單時鐘同步十進制加/減計數(shù)器，當(dāng)u /d=0時做加法計數(shù)；當(dāng)u /d=1時做

6、減法計數(shù)。它使用方便且功能穩(wěn)定，因此在平時電路設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。 引出端符號及功能：max/min進位輸出/錯位輸出端clk 時鐘輸入端（上升沿有效）cten 計數(shù)控制端（低電平有效）ad 并行數(shù)據(jù)輸入端load 異步并行置入控制端（低電平有效）qaqd 輸出端rco并行波時鐘輸出端（低電平有效）u /d 加/減計數(shù)方式控制端其功能如表2所示：clkctenloadu/d工作狀態(tài)*11*保持*0*預(yù)置數(shù)上升沿010加法計數(shù)上升沿011減法計數(shù) 74ls190功能表注：此74ls190是基于multisim軟件的引腳圖，其功能和proteus軟件的一樣。 74ls74 d觸發(fā)器 5 74ls

7、7d觸發(fā)器引腳圖在ttl電路中，比較典型的d觸發(fā)器電路有74ls74。74ls74是一個邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個器件中包含兩個相同的、相互獨立的邊沿觸發(fā)d觸發(fā)器電路。每個觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（d）、置位輸入（st）復(fù)位輸入（cr）、時鐘輸入（clk）和數(shù)據(jù)輸出（q、q）。cr、st的低電平使輸出預(yù)置或清除，而與其它輸入端的電平無關(guān)。當(dāng)cr、st均無效（高電平式）時，符合建立時間要求的d數(shù)據(jù)在clk上升沿作用下傳送到輸出端。d觸發(fā)器功能如表3所示：輸    入輸 出stcrclkdqn1qn101××1010××0100

8、15;×111101100111×qnqn 74ls74功能表4.4 74ls47四輸入譯碼器 在數(shù)字顯示電路中74ls47四輸入譯碼器是一種普遍應(yīng)用的譯碼器，經(jīng)常與74ls190一起使用，它引腳功能易讀，使用方便。 74ls47四輸入譯碼器引腳圖 4.5 七段共陰極數(shù)碼管 圖7 七段共陰極數(shù)碼管引腳圖七段共陰極led數(shù)碼管是由7個條形發(fā)光二極管和一個小數(shù)點位構(gòu)成，其引腳配置及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖7所示。從圖中可以看出，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成字形“8”，可以用來顯示數(shù)字，另一個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點。因此，這種數(shù)碼管有時也被稱為8段led數(shù)碼管顯示器。將七段共陰極led數(shù)碼管的管腳

9、與7447四輸入譯碼器管腳對應(yīng)相連即可。4.6 74ls08二輸入端與門 74ls08二輸入端與門引腳 y=ab4.7 74ls32二輸入四或門芯片74ls32二輸入四或門芯片引腳圖 y=a+b4.9 74ls04六非門 74ls04六非門芯片引腳及功能示意圖 其功能是y=a。五. 交通燈電路設(shè)計 計數(shù)電路 74ls190組成的計數(shù)電路由于本課題設(shè)計的交通燈電路中兩車道通行時間均為12秒，所以周期為24秒，但又由于兩個半周期計時相同，因此只需要一個30進制計數(shù)器。如圖14所示，計時電路有兩個74ls190組成，電路利用的是74ls190倒計數(shù)功能，因此將74ls190的5號引腳u/d接高電平，

10、起始時將高位的預(yù)制數(shù)為1，低位的預(yù)制數(shù)為2；當(dāng)?shù)匚粶p到0時將低位預(yù)制為9；當(dāng)高位地位同時為0時，將高位預(yù)制為1，低位預(yù)制為2。從74ls190的7623四個引腳輸出的8421碼可以與后面的數(shù)碼顯示電路和狀態(tài)控制電路相連做后期處理。譯碼和數(shù)碼顯示電路譯碼及數(shù)碼顯示電路譯碼及數(shù)碼顯示電路如圖15所示，由于7447芯片價格低廉又完全滿足實驗需要，因此本課題選擇7447芯片作為譯碼芯片，其中7447芯片的7126引腳分別與74ls190的3267引腳對應(yīng)相連。數(shù)碼管選擇七段共陰極數(shù)碼管?；?4ls164 八位移位寄存器的交通燈控制器夜間控制 打開夜間開關(guān)，黃燈不停地閃爍.計數(shù)器每工作循環(huán)周期為12，

11、所以選用12進制計數(shù)器。計數(shù)用單觸發(fā)器組成，也可以用中規(guī)模集成計數(shù)器。這里可以選用中規(guī)模74ls164 八位移位寄存器組成扭環(huán)形12進制計數(shù)器。扭環(huán)形計數(shù)器的狀態(tài)表如表1所示。根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達式：  南北方向東西方向紅 黃 綠 由于黃燈要求閃耀幾次，所以用1hz的標(biāo)準(zhǔn)脈沖和ewy或nsy黃燈信號相“與”即可。表e-1 狀態(tài)表t 計 數(shù) 器 輸 出南 北 方 向東 西 方 向q0 q1 q2 q3 q4 q5nsg nsy nsrewg ewy ewr 00 0 0 0 0 01 0 00 0 111 0 0 0 0 01 0 00 0 121 1 0 0 0 01 0 00 0 131 1 1 0 0 01 0 00 0 141 1 1 1 0 01 0 00 0 151 1 1 1 1 00 00 0 161 1 1 1 1 10 0 11 0 070 1 1 1 1 10 0 11 0 080 0 1 1 1 10 0 11 0 090 0 0 1 1 10 0 11 0 0100 0 0 0 1 10 0 11 0 0110 0 0 0 0 10 0 10 0注：1.在燈控電路輸入秒脈沖信號是為了在黃燈亮?xí)r使其閃爍以起