十字路口交通灯控制器（数电课程设计）(4)

十字路口交通灯控制器

4 各部分电路设计及参数计算

4.1 秒脉冲信号发生器

本电路中的振荡器是由555定时器和R和C构成的多谐振荡器。由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。 工作原理：通过调整电阻R的阻值与电容C的容值来调节振荡器的产生频率，此次设计中振荡器的振荡频率为1Hz，即所需要的秒脉冲信号。 秒信号产生电路参数计算

参数标注如图4.1所示，555振荡器电路的振荡周期可由下式估算： T=t1+t2=1 s

t1=0.7(R1+R2 +R2)C1 t2=0.7R2C1

?为0.6，可得 若选定脉冲占空比t1 ?=t1?t2=0.6

t1=0.6?1s=0.6s t2=T-t1=1-0.6=0.4s

取电容C=470?F，则R2=

t20.7C10.6?0.001=0.7?0.1?0.000001=1k?

则R1=1 k?.

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课程设计（论文）

4.2定时器

4.2.1 设计思路

定时器由计数器构成，且该计数器与系统的秒脉冲同步。首先，计数器在状态转换信号St的作用下清零。然后，当时钟脉冲上升沿到来的时候，计数器从零开始计数。接着计数器分别向控制器提供模5的定时信号TY和模30、20的定时信号Tl Ts。因此选用具有同步清零、同步计数的计数器会比较简单，在这次设计中选用了74163。 4.2.2 主要元器件介绍

74163 为中规模集成计数器芯片，是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。它的管脚排列及功能表如下

表3.1 74163功能表

输入 输出 CP CLR CLOD P T A B C D QA QB QC QD 0 * * * * * * * 0 0 0 0 1 O * * A B C D A B C D * 1 1 0 * * * * * 保 持 * 1 1 * 0 * * * * 保 持 1 1 1 1 * * * * 计 数 由功能表可见，当清零端 CLR=1 ，置入 CLOD，计数允许端 P=T=1 时工作在计数状态，管脚 15 输入进位脉冲。 该芯片也可以实现可编程计数器，即它的每一个输出可被预置为任一电平，当置入端 CLOD=0 时，在下一个时钟脉冲到来后，输出端的数据便和输入数据一致。这种计数器的清零是同步清零，即清零端 CLR=0 时在一个时钟脉冲到来后才能清零。

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十字路口交通灯控制器

4.2.3电路组成

从与门中输出的信号被输送到下一级数据选择器中进行选择。

4.3控制器

4.3.1设计思路

控制器的核心部分，它应该按照交通灯管理规则控制信号灯的工作状态的转换。根据前面的分析可知设计思路

控制器是交通交通灯有四种正常工作状态： S0 S1 S2 S3 主黄灯亮 主绿灯亮 干红灯亮 干红灯亮

根据分析及图可列出控制器状态转移表：

主红灯亮 干绿灯亮 主红灯亮 干黄灯亮 - 7 -

课程设计（论文）

表3.2 控制器状态转移表

输入 输出 现态 状态转换条件 次态 状态转换信号 Q1N Q0N Tl TY Q1N+1 Q0N+1 SR 0 0 0 * 0 0 0 0 0 1 * 0 1 1 0 1 * 0 0 1 0 0 1 * 1 1 1 1 1 1 0 * 1 1 0 1 1 1 * 1 0 1 1 0 * 0 1 0 0 1 0 * 1 0 0 1

根据表所示，现态与次态相同，故可以选用两个D触发器FF0和FF1作为时序寄存器产生四中状态。制器状态转换的条件为Tl和TY，当控制器处于Q1nQ0n＝ 00状态时，如果Tl＝ 0，则控制器保持在00状态；如果Tl＝1，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1＝ 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项\表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号SR

根据表可以列出状态方程：

Q1n+1=Q1nQ0n TY +Q0nQ1n+ Q1n Q0n TY Q0n+1=Q1n Q0n Tg+Q0nQ1n+ Q1n Q0n Tg

Sr=Q1n Q0n Tg+ Q1nQ0n TY +Q0nQ1n Tg + Q1n Q0n Ty

根据以上方程，可以选用数据选择器74153来实现每个D触发器的输入函数。

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4.3.2主要元器件介绍 1.D触发器

D触发器的功能表：

表3.3 D触发器功能表

0 0 1 1 根据功能表可知该触发器的次态总是与输入端D保持一致，可被应用于数据存储。 2.74153

D QN+1 74153是双四选一的数据选择器，即一个芯片中包含了2个四选一电路，功能表为： 输入 输出 ST A1 Ao Y H * * L L L L D0 L L H D1 L H L D2 L H H D3

表3.4 74152功能表

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