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项 目 报 告 书
项目名称：交通信号灯控制电路的设计与调试 指导老师： 姓 名： 学 号： 班 级：
目录
一、内容摘要--------------------------------------------------------------------------------
二、设计任务与要求----------------------------------------------------------------
三、交通灯控制电路基本原理及电路设计---------------------------
四、各单元电路设计-----------------------------------------------------------------
五、硬件下载实现现象描述-----------------------------------------------------
六、仿真、调试----------------------------------------------------------------------------
一、 内容摘要
(1）主、支干道交替通行，每次放行28秒。
(2）绿灯亮表示可以通行，红灯亮表示禁止通行。 (3）每次绿灯变红灯时，黄灯先亮3秒。
(4）十字路口要有数字显示，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求主、支干道通行时间及黄灯亮的时间均以秒为单位作减计数。
二、设计任务与要求
(1）设计两组（红、绿、黄）灯控电路，一组亮红灯，
另一组亮绿灯，两组同时亮黄灯。
(2）在黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。 (3）红、绿灯亮28s,黄灯亮3s。
三、交通灯控制电路基本原理及电路设计
（1）系统结构框图
（2）系统工作原理分析
状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。秒信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到控制每一种工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD译码器译码、LED数码管显示。在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控制电路，使红灯闪烁。
四、各单元电路设计
(1)状态控制器设计
根据设计要求，各信号灯的工作流程如下图2-1所示。信号灯的四种不同状态分别用S0（主绿灯亮，支红灯亮）、S1（两黄灯同时亮，支红灯闪烁）、S2（主红灯亮，支绿灯亮）、S3（主红灯闪烁，两黄同时灯亮）、表示，其状态编码及
状态转换图如下图2-2所示。
显然，这是一个2位二进制计数器。可采用中规模集成计数器74LS163构成状态控制器。
（2）状态译码器
主、支干道上的红、绿、黄信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。它们之间的关系见下表。对于信号灯的状态，“1”代表灯亮，“0”代表灯灭。 状态控制器输出 主干道信号灯 支干道信号灯 Q2 0 0 1 1 Q1 R（红） Y（黄） G（绿） r（红） y（黄） g（绿） 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0
根据真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式为：
R=Q Y=Q G=QQ r= Q y=Q g=QQ
10101010
现选择半导体发光二极管模拟交通灯，由于门电路的带灌电流的能力一般比带拉电流的能力强，要求门电路输出低电平时，点亮相应的发光二极管。
根据设计任务要求，当黄灯亮时，红灯应按1Hz的频率闪烁。从状态译码器真值表中看出，黄灯亮时，Q1必为高电平；而红灯点亮信号与Q1无关。现利用Q1信号去控制一三态门电路74LS125(或模拟开关)，当Q1为高电平时，将秒信号脉冲引到驱动红灯的与非门的输入端，使红灯在黄灯亮其间闪烁；反之将其隔离，红灯信号不受黄灯信号的影响。
（3）定时系统设计
根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成28秒、3秒的定时任务。该定时器由两片74LS163构成的二位十进制可预置减法计数器完成；时间状态由两片74LS48和两只共阴LED数码管对减法计数器进行译码显示；预置到减法计数器的时间常数通过三片8路双向三态门74LS245来完成。三片74LS245的输入数据分别接入03、28、28三个数字，任一输入数据到减法计数器的置入由状态译码器的输出信号控制不同74LS245的选能信号来实现。例如当状态控制器在S1（Q2Q1=01）或在S3（Q2Q1=11）时，要求减法计数器按初值5开始计数，故采用S1、S2为逻辑变量而形成的控制信号Q1去控制输入数据接数字5的74LS125的选通信号。由于74LS125选对信号要求低电平有效，故Q1经一级反相器后输出接相应74LS125的选通信号。同量，输入数据接30的三态门74LS125的选对信号接主干道绿灯信号G；输入数据接20的三态门74LS245的选通信号接支干道绿灯信号g。
（4）秒信号产生器设计
电路输出脉冲的周期为：
T=0.7（2R1+R2）·C
若T=1s，令C=10μF，R1=39kΩ，则R2=51kΩ。取一固定电阻47kΩ与—5kΩ的电位器相串联代替电阻R2。 在调试电路时，调节电位器Rw，使输出脉冲周期为1s。
五．硬件下载实现现象描述
六、仿真、调试
启动仿真
启动PROTEUS 7 ISIS，编辑设计原理电路图，启动仿真。 调试要点
(1) 调试秒信号发生器。用示波器监视秒信号发生器的输出，调节电位器Rw，使输出信号的周期为1s。
(2) 直接将秒信号引入状态控制器脉冲输入端，在该脉冲作
用下，模拟主、支干道的三色信号灯应按要求依次转换，否则应查找原因。
(3) 将秒信号引入定时系统电路脉冲输入端，在秒脉冲作用下，将三个74LS125的置数选通端依次接地，计数器应以三个不同的置数输入为进制，完成减法计数，两位数码管应有相应的显示。否则应查找原因。
(4) 把各个单元电路互相连接起来，进行系统通调。
