交通燈系統(tǒng)用數電實現第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六設計任務和基本要求用數字電路設計一個十字路口交通燈信號控制器，要求如下：1、主、支干道交替通行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒。2、綠燈亮表示可以通行，紅燈亮表示禁止通行。3、每次綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒（此時另一干道上的紅燈不變）。第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六4、十字路口要有數字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間。具體要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均以秒為單位作減計數。5、在黃燈亮時，原紅燈按1Hz的頻率閃爍。6、要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均可在0~99s內任意設定。第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六設計方案該交通燈控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示譯碼、顯示秒脈沖發(fā)生器置數控制狀態(tài)控制器減法計數器狀態(tài)譯碼器紅燈閃爍控制器支干道信號燈主干道信號燈交通燈控制系統(tǒng)工作框圖第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六狀態(tài)控制器：主要用于記錄十字路口交通的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)譯碼器分別點亮相應狀態(tài)的信號燈。秒信號發(fā)生器：產生整個定時系統(tǒng)的時基脈沖。減法計數器：對秒脈沖減計數，達到控制每一種工作狀態(tài)的持續(xù)時間。其回零脈沖使狀態(tài)控制器完成狀態(tài)轉換，同時狀態(tài)譯碼器根據系統(tǒng)下一個工作狀態(tài)決定計數器下一次減計數的初始值。減法計數器的狀態(tài)由BCD譯碼器譯碼、數碼管顯示。在黃燈亮期間，狀態(tài)譯碼器將秒脈沖引入紅燈控制電路，使紅燈閃爍。第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六電路設計1、狀態(tài)控制器設計根據設計要求，各信號燈的工作順序流程如圖所示。主干道綠燈亮支干道紅燈亮（30進制計數器減1）主干道黃燈亮支干道紅燈閃爍（5進制計數器減1）主干道紅燈亮支干道綠燈亮（20進制計數器減1）

主干道紅燈閃爍支干道黃燈亮（5進制計數器減1）30秒未到5秒未到20秒未到5秒未到交通燈順序工作流程圖第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六信號燈四種不同的狀態(tài)，分別用S0（主綠燈亮，支紅燈亮）、S1（主黃燈亮，支紅燈閃爍）、S2（主紅燈亮，支綠燈亮）、S3（主紅燈閃爍，支黃燈亮）表示。其狀態(tài)編碼及狀態(tài)轉換如圖所示：S0=00S1=01S2=10S3=11第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六顯然，這是一個二位二進制計數器。這里采用中規(guī)模集成計數器CD4029構成狀態(tài)控制器。CD4029是一CMOS電路二進制/十進制可異步置數的可逆計數器，若要實現多級級聯，只需將前級計數器的進位/借位信號輸出連接到下一級計數器的CK端即可。CD4029的管腳及功能如下：第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六狀態(tài)控制器電路為：第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六2、狀態(tài)譯碼器設計主、支干道上紅、黃、綠信號燈的狀態(tài)主要取決于狀態(tài)控制器的輸出狀態(tài)。對于信號燈的狀態(tài)，“1”表示燈亮，“0”表示燈滅。它們之間的關系如下真值表：第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六現選擇半導體二極管模擬交通燈，由于門電路的帶灌電流的能力一般比帶拉電流的能力強，所以要求門電路輸出低電平時，點亮相應的發(fā)光二極管。根據設計要求，當黃燈亮時，紅燈應按1Hz的頻率閃爍。從狀態(tài)譯碼器的真值表中看出，黃燈亮時，Q1必為低電平；而紅燈點亮信號與Q1無關?？衫肣1信號去控制一個三態(tài)門，當Q1為高電平時，將秒信號脈沖引到驅動紅燈的與非門的輸入端，使紅燈在黃燈亮的期間閃爍。故狀態(tài)譯碼器的電路如下：第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六3、定時系統(tǒng)設計根據設計要求，交通燈控制系統(tǒng)要有一個能自動裝入不同定時時間的定時器，以完成30秒、20秒、5秒的定時任務。定時器：由兩片CD4029構成的二位十進制可預置減法計數器完成。時間顯示：時間狀態(tài)由兩片74ls47和兩只數碼管對減法計數器進行譯碼顯示。預置數：通過三片8路雙向三態(tài)門74ls245完成。一輸入數據到減法計數器的置入由狀態(tài)譯碼器的輸出信號控制不同的74ls245的選通信號來實現。第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期六例如：當狀態(tài)控制器在S1（Q2Q1=01）或在S3（Q2Q1=11）時，要求減法計數器按初值5開始計數，故采用S1、S2為邏輯變量而形成的控制信號Q1去控制輸入數據接5的74ls245的選通信號。由于選通信號要求低電平有效，故Q1經一級反相器后接在74ls245的選通地信號端。同理：30秒用主干道綠燈信號選通。

20秒用支干道綠燈信號選通。第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星