目录一、设计任务和基本要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.3二、实验原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.3三、交通灯电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..5四、交通灯的仿真结果图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.14五、交通灯的仿真总电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.15六、元器件清单⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.16七、收获与体会⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17八、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯172一．设计任务和基本要求（一）设计任务设计一个十字路口交通灯信号控制器。（二）基本要求由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红绿黄三色信号灯。红灯亮禁止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮提醒司机将行驶中的车辆停靠在禁止线之外。①定周控制：主干道绿灯45秒，支干道绿灯25秒②每次由绿灯变红灯时，应有5秒黄灯作为过渡③分别用红黄绿色发光二极管表示信号灯④设计计时显示电路二．实验原理交通信号灯自动定时控制器用中小规模数字集成电路实现非常方便，而且便于在multisim内进行仿真实验。利用计算机和Multisim仿真软件将使系统的分析过程大大简化，而且更加直观。设系统工作的十字路口由主、支两条干道构成，4路口均设红、黄、绿三色信号灯和用于计时的2位由数码管显示的十进制计数器，其示意图如图1所示。3图1十字路口交通信号灯控制示意图根据交通规则，交通信号灯自动定时控制器所需实现的功能如下：(1)主、支干道交替通行。(2)每次绿灯换红灯前，黄灯先亮较短时间用以等待十字路口内滞留车辆通过。(3)主支干道通行时间和黄灯亮的时间均可由同一计数器按减计数方式计数(零状态瞬间进行状态的转换，视为无效态)。(4)在减计数器回零瞬间完成十字路口通行状态的转换(换灯)。(5)计数器的状态由Multisim显示器件库中的带译码器七段数码管显示，红、黄、绿三色信号灯由Multisim显示器件库中的指示灯模拟。1．系统工作流程图设主干道通行时间为45S，支干道通行时间为25S，主、支干道黄灯亮的时间均为5S。系统工作流程图如图2所示。4图2系统工作流程2．系统硬件框图硬件结构框图如图5－3所示。5图3硬件结构框图三．交通灯电路设计1.控制器的设计：控制电路部分由74LS164组成环形计数器，然后经译码后，输出十字路口主干道、支干道两个方向的控制信号。即利用74LS164串行输入并行输出移位寄存器构成计数器和附加其他基本门信号组成。图4（a）74LS164逻辑符号（b）74LS164引脚图6根据交通灯控制要求和原理规则，可将控制器的真值表表示如下：CP74LS164各输出端状态主干道信号支干道信号Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7G1Y1R1G2Y2R21000000001000012100000001000013110000001000014111000001000015111100001000016111110001000017111111001000018111111101000019111111111000011001111111010001110011111100110012000111110011001300001111001100140000011100110015000000110011001600000001001010表（1）（注：“G”“Y”“R”分别表示绿、黄、红信号灯；对于信号灯的状态，“1”表示信号灯亮，“0”表示信号灯灭。）7设74LS164的初始状态为Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7=00000000，则在第一个CP脉冲到来之前，74LS164的输入端1、2为高电平，CP脉冲到来之后Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7=10000000，G1、、R2为高电平，即主干道绿灯亮和支干道红灯亮，在第二个CP脉冲到来之后，74LS164得输出为Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7=11000000，依此类推。由真值表表（1），容易得到主干道、支干道方向上的控制信号逻辑表达式：G1=Q0+,Y1=Q1,R1=Q7,G2=Q6,Y2=Q7,R2=Q1+根据上述逻辑表达式可画出电路图。电路中信号灯用发光二极管来模拟，另外在电路中加入保护电阻，避免流入发光二极管的电流过大。由于电路工作时高电平约为5V，所以选用100?的保护电阻即可。(注：电路图中QA——QH分别对应上述Q0——Q7)图5控制器的仿真图2,显示电路的设计方案一：支干道红灯R2为高电平时，将此高电平引入主干道减法计数器的CP输入端，8打开与门，使减法计数器对到来的CP脉冲计数，实现倒计时。同理利用主干道红灯R1高电平信号...
