交通灯电路设计

This manuscript was revised by JIEK MA on December 15th, 2012.

一设计总体思路

在南北东西道路的十字路口分别设置三色交通灯控制器红灯亮禁止通行绿灯亮允许通行黄灯亮提醒注意根据不同情况可调整三色灯亮或闭的时间

1.基本参数：

南北向绿灯亮东西向红灯亮60秒

南北向黄灯亮东西向红灯亮05秒

南北向红灯亮东西向绿灯亮40秒

南北向红灯亮东西向黄灯亮05秒

即可以看作南北向绿黄红灯亮的时间为60秒 5秒 45秒东西向红绿黄灯亮的时间为65秒 40秒 5秒

2.用LED模拟交通灯

在方案中秒脉冲信号同时接入南北向东西向计数电路可以保证两电路时序的同时性

通过开关控制两控制电路的初始状态控制电路通过不同的状态来控制倒计数电路的置数然后倒计数电路反馈信号改变控制电路的状态进而改变倒计数电路的置数如此循环两预置电路可以随时更改红黄绿的亮灭的时间也可以控制灯红黄绿灯哪个先亮实现了电路的可控制性

二单元电路设计

1.脉冲产生电路用实验箱1Hz信号源即可

2.控制电路

由于有显示灯红黄绿三种,故控制电路设计为00 01 10 00 三种状态循环变化

用两个JK触发器来实现计数器反馈信号 Q1 Q0状态由00 01 10 00循环变化时,南北显示灯绿黄红依次循环,东西向红绿黄灯依次循环

3．时间设置电路

南北东西分别采用 4 片双 4 选一数据选择器 74153 芯片从左至右四片 74153 芯片的输出 1Y2Y 1Y2Y 1Y2Y 1Y2Y 分别接至高低位计数器的输入端 DCBA DCBA 74253 的输入 AB 分别接控制电路的 QO Q1 从左至右四片 74153 芯片的输入八个 C0 为绿灯时间设置, 八个 C1 为黄灯时间设置,八个 C2 为红灯的时间设置.如南北道路八个 C0 依次设置为 0110 0000, 八个 C1 依次设置为 0000 0101,八个 C2 设置为 0100 0101,八个 C3 依次设置为 0000 0000,即在电路工作时,显示电路会从 60 05 45 倒计时

4．计数电路

计数电路左边192为高位片右边192为低位片低位片 DOWN 输入秒脉冲信号高低位DCBA输入分别为时间设置电路的从左至右的八个Y输出端高低位片的输出 QA QB QC QD 全部相或 ,作为高低片的置数信号控制电路的时钟信号当计数器倒计时为 0000 0001 时, 当下一个低位片的脉冲上升沿来临时输出信号变为 0000 0000 反馈置数信号(八个输出相或)变为 0 产生一个下降沿脉冲使控制器状态发生改变这是置数信号仍然为 0 实现置数当置数完成后置数信号才变为1 然后开始正常倒计数

5.红黄绿灯控制电路

由于控制器的状态为00 01 10 00循环所以对于南北向道路来说当为状态为00时计数器倒计时60秒绿灯亮状态为01时计数器倒计时5秒黄灯亮状态为10时计数器倒计时45秒红灯亮用三个与门即可实现当计数器计数到0000 0000时产生控制电路的下降时钟脉冲信号继而使控制器的状态发生改变即在00 01 10 00这三种状态之间循环利用这三种状态的循环来设计红黄绿灯的控制电路为了增强电路的扩展功能可以在计数器的置数信号和控制开关相与来控制两个触发器的时钟脉冲信号因此当将主道的开关A掷0 打开秒脉冲发生器然后将开关掷1即可开始计数，若需要控制从那种颜色的灯先开始计时先将开关置1然后置0 即可产生一个下降沿脉冲同时也是一个置数信号可以置数为控制器控制的下一状态

四附录：

元器件清单