数字电路课程设计
题 目 数电交通灯课程设计 指导教师 学生姓名 学 号 专 业 电子信息科学与技术 教学单位 物理系 （盖章）
二零一二年十二月二十一日
德州学院 物理系 2011届 电子信息科学与设计专业 数字电路设计报告
目 录
摘要及关键词????????????? ?????????????2 一．系统概述???????????????????????????2 1.1系统概述?????????????????????????? 2 1.2交通灯逻辑分析??????????????????????? 2 1.3总体设计方案???????????????????????? 3 二．单元电路设计与分析?????????????????????? 5 2.1秒脉冲信号发生器的设计?????????????????? 5 2.2定时器的设计????????????????????????7 2.3 控制器的设计????????????????????????8 2.4 显示电路的设计??????????????????????12 三．结束语????????????????????????????15 3.1 系统综述：?????????????????????????15 3.2 总结及心得体会???????????????????????15 3.3 芯片介绍??????????????????????????16 3.5 元器件明细表????????????????????????18 参考文献?????????????????????????????20
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数电交通灯课程设计
摘 要 交通信号灯常用于交叉路口，用来控制车的流量，提高交叉口车辆的通行能力，减少交通事故。交通灯控制器主要由控制器、秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路及信号灯组成。控制器由74LS153与74LS74来实现，脉冲发生器用晶体震荡器产生，计数器采用两个74161来实现，显示电路经过74LS192的倒计数、七段显示译码器7447及七段数码显示器连接起来实现。控制器通过RT对定时器进行控制，从而实现数字的显示及绿、黄、红灯的转换。
关键字 交通灯、控制器、秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路、状态、
转换、主支干道。
设计要求： 1.定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒;
2.每次由绿灯变为红灯时，应有5秒黄灯亮作为过渡； 3.分别用红、黄、绿发光二极管表示信号灯； 4.设计计时显示电路。
1系统概述
1.1系统概述：
系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器、信号灯显示器五大部分组成。其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号，通过定时器向控制器发出三种定时信号，使相应的发光二极管发光。译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号，分别产生三种倒计时时间显示，控制器根据定时器的信号，进行状态间的转换，使显示器的显示发生相应转变。
1.2交通灯逻辑分析：
图1表示位于主干道和支干道的十字路口交通灯系统，每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿3个灯组成，绿灯表示允许车辆通行，红灯表示禁止通行，黄灯为过渡灯，表示该车道上已过停车线的车辆继续通行，未过停车线的车辆禁止通行。
1.3总体设计方案：
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图1为交通灯的一个整体设计框图。系统主要由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码器、信号灯显示器组成。其中控制器是核心部分，由它控制定时器和译码器的工作，秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟信号，译码器输出两路信号灯的控制信号。
图中TL、TS、TY为定时器的输出信号，ST为控制器的输出信号。MG、MY、MR分别表示主干道绿、 黄、红三色灯，NG、NY、NR分别表示支干道绿、黄、红三色灯。
当某车道绿灯亮时，允许车辆通行，同时定时器开始计时，当达到指定时间时，TL输出为１，否则TL输出为０；
当某车道黄灯亮后，定时器开始计时，当计时到５秒时，TY输出为１，否则TY＝０；
当某车道红灯亮时，定时器开始计时，当计时到指定时间时，TS输出为１，否则TS＝０。
图1 交通灯系统框图
因此，用定时器分别产生三个时间间隔后，向控制器发出“时间已到”的信号，控制器根据定时器的信号，决定是否进行状态转换。如果肯定，则控制器发出状态转换信号ST，定时器开始清零，准备重新计时。
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交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别用S0、S1、S2、S3表示。
S0状态：主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，主干道禁止车辆通行。当主干道绿灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
S1状态：主干道黄灯亮，主干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。当主干道黄灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
S2状态：主干道红灯亮，支干道绿灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
S3状态：支干道红灯亮，支干道黄灯亮。此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。当支干道红灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态------S0状态。
S0、S1、S2、S3状态分别分配状态编码为00、01、11、10，由此得到控制器的状态，如表1，表2所示。
表1.状态转换表
状态 S0 S1 S2 S3
主干道 支干道 绿灯亮，允许通行 红灯亮，禁止通行 黄灯亮，停车 红灯亮，禁止通行 时间（s） 45 5 25 5 红灯亮，禁止通行 绿灯亮，允许通行 红灯亮，禁止通行 黄灯亮，，停车
图2画出了控制器的状态转换图，其中TL、 TS、TY为控制器的输入信号，ST为控制器的输出信号。
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