交通灯课程设计--交通灯控制器

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1、 数字逻辑数字逻辑课程设计报告课程设计报告 姓姓 名：名： 学学 号号： 选课号：选课号： 一、设计题目一、设计题目 交通灯控制器 二、设计要求二、设计要求 1东西方向为主干道，南北方向为副干道； 2主干道通行 40 秒后，若副干道无车，仍主干道通行， 否则转换； 4换向时要有 4 秒的黄灯期； 5南北通行时间为 20 秒，到时间则转换，若未到时，但 是南北方向已经无车，也要转换。 6附加：用数码管显示计时。 三、设计过程三、设计过程 1交通控制灯交通控制灯总体总体设计方案设计方案 整个交通控制灯电路可以用主控电路控制交通灯电路的亮灯顺 序，用计数器控制亮灯时间并给译码器输入信号以便数码管显示

2、时 间，用函数发生器产生频率为 1Hz 的矩形波信号以供计数器计数。框 图如下： 显示显示器器 主干道主干道 信号灯信号灯 计数器计数器 主控电路主控电路 信号灯信号灯 副干道副干道 单位脉冲单位脉冲 信号灯信号灯 十字路口车辆运行情况只有 4 种可能（在副干道有车时） ： (1)(1)设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和 支红灯亮，持续时间为 40s。 ( (2 2) )40s 后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯 和支红灯亮，持续时间为 4s。 ( (3 3) )4s 后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支 绿灯亮，持续时间为 20s。 ( (4 4

3、) )20s 后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯 和支黄灯亮，持续时间为 4s。4s 后又回到第一种情况，如此循环反 复。 因此， 要求主控制电路也有 4 种状态， 设这 4 种状态依次为： S0、 S1、S2、S3。即： 40S 后副 干道有车 主干道绿灯亮，副干道红灯亮计 数器由 0 到 40 递增计数（S0） 40S 后副干 道无车 20S 后副干 道有车 主干道黄灯亮，支干道红灯亮计 数器由 0 到 5 递增计数(S1) 主干道红灯亮， 支干道黄灯亮计数 器由 0 到 4 递增计数(S3) 主干道红灯亮， 支干道绿灯亮计数 器由 0 到 20 递增计数(S2) 未过20s

4、但 副 干 道 已 无车 状态转换图如下： 这四个状态可以用用一个 4 进制的异步清零计数器(74LS160)进 行控制并作为主控部分， 控制亮灯的顺序。 再用两片计数器(74LS160) 控制亮灯时间，分别计数 40、20、4。 2主控电路主控电路 S0 S1 S2 S3 40s 后 4s 后 20s 后 4s后 状态转换图 副干道无车 20s 未到， 但已无车 主控电路是由一块 74LS160 接成的 4 进制计数器，即当 QC 为 1 时用异步清零法立刻将计数器清为零，同时，另外两片74LS160 计 数器产生的清零信号与主控电路的计数器的计数 CLK 连接，即当计 数器一次计数完成后（

5、一种的状态的亮灯时间过后） ，计数器清零， 同时主控电路 CLK 接收一个脉冲，跳至下一状态。如此循环变可实 现四个状态的轮流转换。 3计数器计数器 计数器的作用： 一是根据主干道和副干道车辆运行时间以及黄灯 切换时间的要求，进行 40s、20s、4s 3 种方式的计数；二是向主控 制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。 计数器除需要单位脉冲作时钟信号外， 还应受主控制器的状态控 制。 计数器的工作情况为： 计数器在主控制器进入状态 S0 时开始 40s 计数；若在 S0 状态的 40s 过后，副干道没有车，则使主控制器始终 清零，保持在 S0 状态（单刀双掷开关处于高电

6、平） ，继续保持主干道 路灯亮，副干道红灯亮。40s 后如果副干道有车，则恢复主控制器正 常状态（单刀双掷开关处于低电平） ，计数器产生归零脉冲，并向主 控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态 S1， 计数器开始 4s 计数，4s 后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态 转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态 S2，计数器开始 20s 计数；如果副干道一直有车则 20s 后也产生归零脉冲，使主控制器进 入 S3 状态，如果在 20s 内没有车，则给主控制器传送一个脉冲信号 （即按下按键开关，此时单刀双掷开关处于低电平） ，使主控制器直 接跳到 S3 状态，同时计数器清零，计数器又开始 4s 计数；4s 后同 样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零， 主控制器回到状态 S0，开始新一轮循环。 根据以上分析， 设 40s、4s 、20s、4s 计数的