电子技术基础课程设计-交通灯控制逻辑电路设计

最近整理之前的笔记很无聊，发现之前的课程设置简单粗糙，还是记录下来吧。

本设计有具体的接线说明
实验箱如下图所示

课程任务及要求

1、满足如图 1 顺序工作流程
t为时间单位

2.满足两个方向的工作时间顺序
也就是说，东西方向的红灯时间应该等于南北方向的黄色和绿灯时间的总和， 南北方向的红灯时间应等于东西方向的黄色和绿灯时间之和。时间顺序工作流程图 1 所示。
图 2 南北、东西方向的绿、黄、红灯亮时间分别为 5t、1t、6t，一次循环为 12t。红灯亮的时间是绿灯和黄灯亮的时间之和，黄灯间歇闪耀。

3.十字路口应有数字显示作为时间提示
具体来说，当某个方向的绿灯亮起时，将显示器放置为6，然后每秒减少 1 计数工作；当数显示为 1 当绿灯熄灭时，黄灯亮起；直到少到0，黄灯熄灭，红灯亮；另一个方向是红灯，计数显示为0不变。当计数减少到0时，交叉口红和绿灯交换，一个工作周期结束，进入下一个工作周期。

所需元器件

1.电子技术基础课程实验箱
2、5V 直流电源
三、集成电路芯片：可预置十进制同步加减计数器 74LS168（2 片）、8 位移位寄存器 74LS164（1片） 两输入与门 74LS08（2 片）、 反向器 74LS04（1 片）

方案设计和 详细设计电路

红灯（R）亮表示禁止道路通行；黄灯；（Y）亮表示停车；绿灯（G）亮表示允许通行。交通灯控制器的系统框图如下图所示。

连续脉冲发生器
交通灯系统由连续脉冲发生器、交通灯控制器、定时控制电路和编码器组成。其中，定时电路是交通灯控制器的核心。脉冲发生器是数字钟的核心部分，其精度和稳定性决定了数字钟的质量。 1HZ 供计数电路使用的连续脉冲。
这部分电路集成在电子技术基础实验箱左侧的控制板中。该电路采用单片机产生脉冲信号，通过旋钮调节脉冲信号频率，频率范围为1HZ~1000HZ。通过导线从信号引出连续脉冲输出孔供计数电路使用。

2.交通灯控制器
计数器的每个工作周期 所以可以选择 12 进制计数器。计数器可由单触发器或中规模集成计数器组成。在这里，我们选择中规模的 74LS164 八位移位寄存器组成扭形 12 进制计数器。
该部分分为东西方向和南北方向，各有红、黄、绿三色 LED，在控制器的控制下，红、黄、绿三色切换变化。这部分电路已集成在课堂设计实验箱左侧的控制板中，无需单独设计。控制器的控制信号可以通过导线连接到信号输入孔中。
3.显示控制部分
显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮起时，减法计数器开始工作（由对方的红灯信号控制），每秒脉冲减少计数器 直到计数器为0而停止。可预置数的减法计数器，共阴极用于显示译码 BCD—七段译码管。
由 74LS164 形成扭环计数器，然后输出十字路口南北、东西的控制信号。 5 秒、黄灯 1 秒、红灯 6 秒，12 个脉冲后 74LS164 复位回到表 1 的状态 重复执行。

列出状态真值表，得出东西南北绿、黄、红灯的逻辑表达:

东西方向
绿：EWG=Q4·Q5
黄：EWY=~Q4·Q5
红：EWR=~Q5

南北方向
绿：EWG=_Q4·Q5
黄：EWY=Q4·~Q5
红：EWR=Q5


移位 这种工作模式的引脚对应连接
复位信号为高电平当寄存器从第一位开始，沿着输入数据从每个时钟信号的上升依次移位存储。输入值为DSA和DSB根据表1，移位输入6个1后，移位输入6个0B并联接Q5的非(Q五是先六个0，后六个1的顺序)，形成12进制。DSA,DSB输入是实现计数器正确循环的关键

///具体连接 DSA或DSB其中一个连Q另一个接高电平。自动将芯片内部DSA和DSB的与的值 赋给Q0，移位。 如   DSA——Q5      DSB——VCC（高电平） VCC(实验箱)——VCC（芯片上）   GND(实验箱)——GND（芯片上）  CP(实验箱)——CP（芯片上）  ~MR （复位）接  VCC  Q4,Q5后续引出到74ls04，74ls08 按照红绿灯逻辑表达式连接  其余引脚 Q0,Q1,Q2,Q3,Q6,Q7不连接 

显示译码部分
南北、东西方向分别使用一片加减计数器 74LS168 实现六进制加法计数器。当南北方向的绿灯亮起时，将初始数据6放入南北方向的计数器中，以减法计数器的形式工作，从数字6开始 东西方向的计数器停止计数，保持0 不变，红灯亮；当减少到1时，南北绿灯熄灭，黄灯亮，东西红灯不变；当减少到0时，南北黄灯熄灭，红灯亮，停止计数，初始数据6放在东西方向，以减法计数器的形式工作。


Load 置数
Count Down(减法计数)
两片74ls168，东西方向倒计时，南北方向倒计时

具体连线： 1、南北方向 U/~D  接 GND  //(选减法计数器模式)  ~PE   接  ~（~Q4·Q5)//东西向黄灯取非 //~PE选择东西向黄灯状态决定（~Q4·Q5）  (预置数只有在输入置数信号后才能实现。其实是南北t为11的状态，下一状态为南北绿灯。用黄灯方便表示，用东西方向的黄灯表示) //~PE 低电平预置，黄灯状态亮是高电平，所以黄灯状态取非与~PE相连才正确  ~CEP 接  GND ~CET 接 Q5   ///(南北红灯) //两者都是低电平时的减法计数，如果其中一个或多个是高电平，数字锁定，不变，预减为0，即红灯开始时锁定。红灯为高电平，南北直接红灯  因6的二进制为0110  设置预置数P3P2P1P0=0110 P0——GND 0 P1——VCC 1 P2——VCC 1 P3——GND 0 VCC(实验箱)——VCC（芯片上）   GND(实验箱)——GND（芯片上）  CP(实验箱)——CP（芯片上）   倒计数输出到数字管显示 //A3,A2,A1,A0,DP 为·连接到数码管CD4511芯片引脚，数字管显示译码采用共阴极BCD—七段译码器。课设实验箱左侧控制板集成了数字管显示译码 Q0——A0 Q1——A1 Q2——A2 Q3——A3  2、东西方向 U/~D  接 GND  //(选减法计数器模式) ~PE   接  ~（Q4·~Q5)///南北黄灯状态取非 ~CEP 接  GND ~CET 接 ~Q5   ///(东西红灯) P0——GND 0 P1——VCC 1 P2——VCC 1 P3——GND 0 VCC(实验箱)——VCC（芯片上）   GND(实验箱)——GND（芯片上）  CP(实验箱)——CP（芯片上） 输出到数字管显示(A3,A2,A1,A0,DP 为·CD4511引脚) Q0——A0 Q1——A1 Q2——A2 Q3——A3 

再介绍下74ls04及74ls08
74ls04是6个非门芯片，即6个反相器，其输出信号与输入信号完全相反。

VCC,GND对应连接 1A  连 Q5，则1Y 输出为 ~Q5 2A   连 Q4 ,2Y输出~Q4 3A  连  东西黄灯，3Y 南北输出连控制744南北方向ls168的 ~PE引脚 4A  连  南北黄灯，4Y输出连控制东西方向744ls168的 ~PE引脚 

一片74LS08芯片有四路两个输入端和门

Y=AB

VCC,GND对应连接 1A  连 Q5，  1B连Q4， 1Y 输出为 Q5·Q4(接绿灯 实验箱对应引脚) 2A  连 ~Q4， 2B连Q5， 2Y 输出为~Q4·Q5(接东西黄灯)  3A  连 ~Q4，  3B连~Q5，3Y 输出为 Q5·Q4（接南北绿灯） 4A  连  Q4，  4B连~Q5，4Y 输出为~Q4·Q5(南北黄灯)