題目：簡易交通燈控制邏輯電路設計
學校：井岡山大學
學院：電子與資訊工程學院
專業：通訊工程
班級：13通訊（本1）班
學號：姓名：
2015.07.05
目錄一、設計任務與要求2
二、方案設計與論證2
方案一3
方案二4
三、單元電路設計5
1．倒計時計數器5
2．黃燈控制電6
3．訊號燈轉換電路7
4．交通燈顯示電路8
5．緊急開關9
四、總原理圖及元器件清單10
1．總原理圖10
2．元器件清單10
五、**除錯與分析11
六、結論與心得15
七、參考文獻15
一、設計任務與要求
1．東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s。2．東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s。3．南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s。
4．如果發生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。
二、方案設計與論證
根據設計任務與要求，我們可以知道這個交通燈的設計是分主次幹道的，兩個方面的時間是不同的，東西方向通行15s，南北方向10s，這就要求我們要有兩個計數器，根據我自己的經驗，東西方向通行15s完，倒計時數字顯示器會顯示到0，然後切換到南北方向通行10s完之後，倒計時數字顯示器也會顯示到0之後然後切換到東西方向，這樣如此迴圈，這樣的話我們就要設計乙個16進製制和乙個11進製的計數器，根據我們所學和知識，可以用兩片74192晶元來構成對應進製的計數器，由於是15和10之間迴圈切換，我們可以用利用jk觸發器的翻轉功能來實現兩種進製計數器之間的切換；當然還有每個方向倒計時只有5s時，黃燈閃，一直到0為止，由於黃燈是當兩個計數器倒計時到5時開始閃，我們就可以在這時發出乙個脈衝然後一直保持到0，或者是接收0~5這段時間的脈衝都可以控黃燈只在到了這段時間才亮；還有就是乙個緊急開關，我們可以控制在出現緊急情況時使用清零端使之清零，並且紅燈直接接到電源，使之一直處於亮的狀態。
方案一：
交通燈控制原理圖：
1)正常執行時
首先倒計時預置數，通過秒脈衝源給倒計數器傳送秒脈衝，倒計時器開始倒計時，驅動時間顯示器顯示，並且交通燈也正常執行，當倒計時器計到5s時，我們當然同時可以在時間顯示器上看到，這時倒計時器驅動黃燈控制器，使正在亮綠燈方向的黃燈閃爍，當倒計時器計到0時，驅動計數進製轉換器，使倒計時器預置為另乙個進製，並同時控制和改變交通燈的顯示，其實就是計數進製轉換器既可以完成進製轉換，也同時充當了交通燈的轉換功能。如此往復迴圈。
2)緊急情況時
當按下緊急開關時，倒計時器一直處於清零狀態，車輛通行的交通燈四個方向的紅燈同時亮起。並且在出現緊急情況後恢復正常時通過緊急開關可以切換哪個方向先通行。
方案二：
交通燈控制原理圖：
1)正常執行時
由555定時器計時，驅動交通燈選擇器控制交通燈的顯示，當乙個方向的計數完成之後會產生乙個脈衝，給通道選擇器，然後通道選擇器驅動計數進製轉換器轉換到另乙個進製，由計數進製轉換器預置555定時器的定時時間，然後再驅動交通燈選擇器控制交通燈的顯示，如此往復，其中555定時器是由電阻和電容來控制定時時間，其中的計數進製轉換器就可用乙個資料分配器74138來選擇所需電阻的大小來控制，通道擇器就可用兩個jk觸發器構成乙個**制的計數器，其中兩個輸出端就可以來作為計數進製轉換器74138的輸入，並且這兩個輸出端還可作為交通燈選擇器74138的輸入。
2)緊急情況時
當按下緊急開關時，使交通燈選擇器的使能端為0，各個方向的紅燈直接接到電源，這樣可以使車輛通行的交通燈四個方向的紅燈同時亮起。
選擇：通過這兩個方案的對比，由第二個方案用的是555定時器來計時，所以無法顯示倒計時的時間，並且在出現緊急情況後恢復正常時也不能通過緊急開關切換哪個方向先通行。我覺得第乙個方案更符合我們的實際要求，所以我選擇了第乙個方案。
三、單元電路設計
1．倒計時計數器
這裡是採用兩片74192兩片晶元構成16和11進製計數器，控制個位數字的74192的減計數控制端接1hz的脈衝輸入，其中輸入端a、c是接在一起並接在進製控制器的輸出端。其中兩個74192的置數端是由控制十位數字的74192乙個高位輸出端qd通過乙個非門接過來的，並且低位輸入端a接高電平，控制十位數字的74192的減計數控制端接控制個位數字的74192的借位輸出端bo。兩個74192的清零端都接在緊急開關的一端。
如下圖：
2．黃燈控制電路
這裡是採用資料分配器74138，該晶元的輸入端a、b、c分別接倒計時計數器中的控制個位數字的74192的輸出端qa、qb、qc，為了保證是在顯示器只是在顯示0~5s時黃燈亮，。
然後6輸出端y0、y1、y2、y3、y4、y5都分別經過乙個非門然後都接入乙個或門，那麼或門的輸出端就是接黃燈的，也即黃燈控制器的輸出端。如下圖：
然後6輸出端y0、y1、y2、y3、y4、y5都分別經過乙個非門然後都接入乙個或門，那麼或門的輸出端就是接黃燈的，也即黃燈控制器的輸出端。如下圖：
3．訊號燈轉換電路（計數進製轉換器）
訊號燈轉換器其實就是由計數進製轉換器來實現，即乙個jk觸發器，其中j、k端都同時接高電平，即構成了乙個t觸發器，目的就是實現翻轉功能，其時鐘輸入端是由倒計時計數器中的兩片74192的八個輸出端經過乙個或門然後經過乙個非門接入。如下圖：
4．交通燈顯示電路
乙個方向的紅燈由訊號燈轉換電路的反向輸出端~q和乙個緊急開關的輸出端經過乙個或門接入，，這三個輸出端再經過乙個與門接入，綠燈由訊號燈轉換電路的正向輸出端q和乙個緊急開關的輸出端經過乙個非門，這兩個輸出端再經過乙個與門接入；另乙個方向的紅燈由訊號燈轉換電路的正向輸出端q和乙個緊急開關的輸出端經過乙個或門接入，黃燈是由訊號燈轉換電路的反向輸出端~q和乙個緊急開關的輸出端經過乙個非門以及乙個黃燈控制電路的輸出端經過乙個1hz的脈衝源，這三個輸出端再經過乙個與門接入，綠燈由訊號燈轉換電路的反向輸出端~q和乙個緊急開關的輸出端經過乙個非門，這兩個輸出端再經過乙個與門接入。其中還加入一行人路的訊號燈，這些燈的接
法就是紅燈接在相鄰車輛訊號燈的綠燈上，綠燈接在相鄰車輛訊號燈的紅燈上即可，也就是該方向上的車輛通行，行人路就禁通行，反之，行人路通行。如下圖：
5．緊急開關
該開關這裡用的是單刀雙擲開關，一端就是接入每個交通燈，直接接紅燈，其它燈是經過了乙個非門接入，該端還接入到倒計時計數器兩片74192的清零端。另一端是不起作用，其實也可以用乙個單刀單擲開關，該開關不僅能夠在發生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。在處理完緊急事件後，第一次開始進入正常執行狀態時還可以通過它控制切換選擇哪個方向開始先通行。
四、總原理圖及元器件清單
1．總原理圖
2．元件清單
五、**除錯與分析：
1．在ewb軟體中開啟設計好的**電路，點選開啟執行，剛開始是南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；
分析：由於倒計時計數器中控制個位數字的74192的輸入輸入端a、c是同時接在計數進製轉換器中的jk觸發器的正向輸出端q，而在電路剛啟動時jk觸發器的現態為o，所以剛開始是11進製的計數器，控制的就是南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮。
效果如下圖：
2．5s過後數碼管顯示為05時，黃燈就開始閃爍，一直閃到數碼管顯示為00為止，其中紅綠燈狀態是不變的；
分析：當數碼管顯示為05時，說明倒計時計數器已經計數到了只有5s的狀態，此時驅動黃燈控制電路，並不影響其他電路的工作，由於黃燈控制電路是由乙個74138構成的，該晶元的輸入端a、b、c分別接倒計時計數器中的控制個位數字的74192的輸出端qa、qb、qc，為了保證是在顯示器只是在顯示0~5s時黃燈亮，，這樣就只有當qa為0，並且qd也為0時才開啟此塊晶元。由於74138的輸出端是低電平有效，所以6輸出端y0、y1、y2、y3、y4、y5都分別經過乙個非門然後都接入乙個或門，那麼或門的輸出端就是接黃燈的。
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