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简易交通灯控制器
关键字
数字电路 控制电路 分频器 主控制器 脉冲发生器 定时器 显示译码器 数码管 计数器 脉冲 振荡频率 单时钟十进制可逆计数器 异步置数 单稳态发生器 施密特发生器 74LS161芯片 74LS190芯片 SEVEN_SEG_COM_A数码管 555_VIRTUAL定时器 7447七段数码显示器
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简易交通灯控制器
设计任务与要求
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、绿色发光二级管表示信号灯； 4. 设计计时显示电路； 5.黄灯亮时要一秒钟闪烁一下。
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第一章 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。
通过采用数字电路对交通灯控制电路的设计，提出使交通灯控制电路用数字信号自动控制十字路口两组红、黄。绿交通灯的状态转换的方法，指挥各种车辆和行人安全通行，实现十字路口交通管理的自动化。因此，在本次课程设计里，将以传统的设计方法为基础来实现设计交通控制信号灯。
1.设计一个交通灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外；
2.用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用传感器或逻辑开关作检测车辆是否到来的信号；
3.主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒，设立45秒、25秒计时、显示电路； 4.在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡，使行驶中的车辆有时间停到禁行线外，设立5秒计时，显示电路。
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总体设计方案论证及选择
设计方案：
方案一：起初256Hz方波脉冲由555定时器产生，再由两块74LS161实现256分频，最终
输出1Hz的脉冲信号即秒脉冲信号；用四块74LS190N单时钟十进制可逆集成计数器、四块7447N七段显示译码器与四块七段数码管实现倒计时的设计，两块显示十位，两块显示个位，用1个四位二进制计数器74LS161与相应门电路实现45s，25s，5s时间的转换。最后利用一片74LS161五分频器和相应门电路共同控制交通灯信号灯4个状态的循环转换和倒计时器的显示。
方案二：采用555多谐振荡器来产生T=1s的CP脉冲，然后分主干道和支干道两路，每一路的原理都相同；由一个双向移位寄存器74LS194的输出来实现状态控制电路。通过它的移位来实现红、黄、绿灯的转换以及计数电路的工作状态；采用十进制可逆计数器74LS190的级联来实现灯的倒计时计数；采用七段数码显示译码器7447芯片和数码管来实现数字显示。
方案三：采用555多谐振荡器来产生T=1s的CP脉冲，用异步二-五-十进制计数器实现5分频的功能，从而减少控制状态；采用移位寄存器74LS164芯片的输出与计数电路的逻辑关系来实现红、黄、绿灯的状态转换；采用十进制可逆计数器74LS190级联来实现灯的倒计时计数；采用七段数码显示数码管DCD HEX来实现数字显示。
选择方案：
本次设计我们采用方案一。对于方案二中的74LS194，要想实现红、黄、绿
灯的转换；需要通过控制74LS194的S1、S0的状态来实现置数、保持、右移，而这三种状态的转换不易实现，而方案三思路不太清晰，相较而言，方案一比较合理。
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第二章 单元电路设计与分析
（一）555脉冲发生器
既然要设计秒脉冲电路，那么我们应该先弄明白脉冲、脉冲电信号都是些什么？
在电子技术中,脉冲是指短时间内出现的电压或电流的突然变化。常把不按规律变化、带有突变特点的电压、电流都泛称为脉冲电信号。
脉冲的种类很多，常见的脉冲信号波形有方波,矩形波等。描述脉冲信号的参数有:脉冲幅度Um(或Im)；脉冲重复周期T；脉冲的宽度tu；脉冲上升时间tr；脉冲下降时间tf。其中脉冲的宽度tu是指脉冲持续时间，脉冲/秒(pulses per second缩写为PPS)是指每秒产生的脉冲数.
1pps即时间间隔为1秒的脉冲信号，这就是我们所说的秒脉冲.
在实际生活中，常见的能产生秒脉冲的器件有晶体振荡器、单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器等。下面分别介绍我们设计的秒脉冲电路的几种方法，用以比较优劣： 1..利用555定时器为主组成多谐振荡器，输出1Hz的矩型方波，实现脉冲电路功能。555定时器的原理图如图3（a）所示，工作时的波形图如图3（b）功能表如表1所示：
（a）
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