唐山学院课程设计说明书
Vcc
R1
u0
R2
C
0.01?F
图 3-3 555定时器组成的多谐波振荡电路
振荡周期的计算公式是：T?(R1?2R2)?Cln2?0.7(R1?2R2)C；电源电压
VCC=+5V；其中电路图中C2的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，一般选
用0.01?F的瓷片电容。课程设计中要求T=1s，选取C1=1?F，R1?640K?,通过计算得R2?255K?。当器件选取完成之后根据电路连接即可。
3.3 分频器
因为该控制电路是以4秒为时间单位，即它的CP脉冲为4秒。为了使整体电路工作步调一致，4秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得，这就需要设计一个4分频器电路。秒脉冲经4分频后得到4秒脉冲，将其作为十二进制计数器的CP脉冲。本次课程设计使用两个D触发器组成4分频器电路。
4S脉冲是为74LS164提供的CP脉冲。从理论上讲，4S脉冲可以用多谐振荡器来产生。为了使整体电路的脉冲协调一致，4S脉冲应将秒脉冲经过4分频器得出。因此，4S脉冲电路的设计实际上就是4分频器的设计。使用74LS74实现4分频器。74LS74的管脚如图3-4：
图3-4 74LS74管脚
74LS74的功能表如表3-1：
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CP 0 1 1
表3-1 74LS74功能表
D X 0 1
Qn?1 Qn
0 1
3.4 十二进制计数器
由信号灯白天点亮流程图可以得知，任何方向的信号灯的一个工作循环为十二进制（绿、黄、红时间比例为5：1：6），因此需要设计十二进制计数器，循环工作控制白天信号灯的点亮。因此，用移位寄存器组成十二进制计数器，拟选用8位串入并出移位寄存器74LS164。74LS164的功能表如表3-2所示： 表3-2 74LS74功能表
输入
清零 时钟
串入 A X X H L X B X X H X L 输出
RD
L H H H H CP X L QA
L
QB
L
QC
L
QD
L
QE
L
QF
L
QG
L
QH
L
QAO QBO QCO QDO QEO QFO QGO QHO
H L L QAn QBn QCn QDn QEn QFn QAn QBn QCn QDn QEn QFn
QGn QGn QGn QAn QBn QCn QDn QEn QFn 初始QF=0，A=B=1，QA =1，下一个脉冲到来时，QA将高电平传给QB，并以此类推其12进制扭环型计数器真值表如表3-3所示：
6
唐山学院课程设计说明书 表3-3 12进制扭环型计数器真值表
输入
计数器输出
Rd
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
CP
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
QA
0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
QB
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
QC
0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
QD
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0
QE
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0
QF
0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
由上表可以看出，根据CP脉冲的变化，QA至QF的输出有12个不同的状态，从而实现了电路的12进制计数。
用74LS164组成的12进制扭环形计数器电路 ，其电路图如图3-5所示：
图 3-5 12进制扭环形计数器电路原理图
RVCC3.5 逻辑控制电路
逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交通信号灯按要求方式点亮(一般经驱动电路去控制信号灯)。根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻辑电路的输出作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。夜晚工作方式也需要组合逻辑电路的功能以及秒脉冲通过与门实现。组合逻辑电路的真值表如表3-4所示：
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计数器输出
南北信号
E 表3-4 组合逻辑电路逻辑真值表
东西信号 EWG EWY EWR 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1
Q QB Q Q Q QF
ACDNSG NSY NSR 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
与逻辑电路真值表相对应的逻辑电路如图3-5所示：
图3-5 逻辑电路图
通过以上电路图，选择引脚连接电路可以实现交通灯的点亮要求。
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4交通信号灯电路的仿真与调试
4.1仿真软件简介
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。有如下特点：
通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路； 通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为； 借助高级电路分析, 理解基本设计特征；
通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试； 通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短研发时间。
4.2电路的仿真
按照原理图逐步进行仿真。仿真结果通过软件自带的电压表，示波器展示出来。
1.直流稳压电源的仿真
直流电源电压仿真的电路连接如图4-1所示：
图4-1 直流电源仿真电路图
仿真后变压器降压后变压器副边电压以及稳压后的电源电压如图4-2所示:
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