簡易交通燈控制邏輯設計

摘 要：交通信號燈是控制交叉路口車流方向、保持秩序、減少交通事故的有力工具。本次的交通信號燈設計主要由倒計時顯示電路、定周控制電路以及信號產生及分頻電路三部分電路組成，最后用Multisim仿真軟件對電路進行仿真驗證

關鍵詞：交通燈；計時電路；定周控制電路；信號產生及分頻電路；Multsim

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.220

1 系統綜述

1.1 單元電路簡述

本次設計主要分為三個部分：倒計時顯示電路、定周控制電路、信號產生及分頻電路。

第一部分是倒計時顯示電路，考慮使用減計數的方法，用四位數碼管進行顯示。

第二部分是定周控制電路，通過組內長時間討論，試了多種思路多種方法，最終選擇了電路最簡潔的方案，選擇使用16進制計數器、3-8譯碼器、2-4譯碼器與基本門電路來實現。

第三部分是信號產生及分頻電路，使用555定時器來產生所需的脈沖信號，同時用74LS161對所產生的信號進行分頻以滿足不同部分電路所需的不同頻率的脈沖。

1.2 總體電路設計原理

本次設計由信號產生部分提供所需脈沖，由555定時器構成的多諧振蕩器產生1Hz的方波脈沖，同時再利用74LS161通過清零法實現五分頻同時產生0.2Hz的脈沖信號。1Hz的脈沖信號提供給計時顯示電路，0.2Hz的脈沖信號提供給定周控制電路。計時顯示電路使用四片十進制減計數器74LS192與四位數碼管分別構成一個30s倒計時與一個50s倒計時的計時顯示電路，并通過定周控制電路中對主支干道紅綠燈選擇電路來控制兩個倒計時顯示電路的顯示順序。定周控制電路利用16進制加計數器74LS161進行定周控制，對紅綠燈亮滅分析得一個大周期為80s，脈沖信號周期最長為5s，所以定周控制電路的CP脈沖為0.2Hz的方波信號。

2 單元電路設計

2.1 倒計時顯示電路

（1）方案選擇。倒計顯示電路主要由計數器構成，它在整個系統設計中的作用是實現計時計數，在此我們選用減法計數器，因為本設計要求時間可預置，所以需要可預置數的減計數器。在設計過程中曾考慮用74LS193實現減計數部分，但經過仿真發現數碼管會出現亂碼，經分析發現，理論上用預置數法是反饋端是用借位輸出端，但74LS193是16進制計數器，當有借位輸出時，輸出的數字已經變為15而不是預置數，所以通過查閱資料決定使用兩片74LS192十進制加減計數器實現電路

（2）方案實現。用四個74LS192通過反饋置數法，令：A1B1C1D1=0010、A2B2C2D2=1001、A3B3C3D3=0010、A4B4C4D4=1001，兩片借位輸出端相或連到兩片74LS192的置數端并將二片的借位輸出端連到一片的CPD脈沖端，二片的CPD接1Hz脈沖。

2.2 定周控制電路

選用一片74LS161作為計數器、74LS138、74LS139實現。

方案設計。設計要求為主干道綠燈四十五秒，支干道綠燈二十五秒，每次綠燈轉紅燈時要有5s的黃燈作為過渡，那么從主干道綠燈開始，到下次主干道變為綠燈為一周期，時間為80s。74LS161狀態由0000-1111共16個狀態，CP脈沖周期為5s，這樣16個狀態就可實現一個80S的交通燈工作周期。

2.3 信號產生及分頻電路

該部分電路所用的器件為555定時器構成的多諧振蕩器。

在紅綠燈電路中，數碼管顯示電路需要頻率為1Hz的脈沖信號，而定周控制電路則需要頻率為0.2Hz的脈沖信號，信號產生電路需要兩種頻率的脈沖信號。對此選擇的方案是先通過以555定時器為核心的多諧振蕩電路產生頻率為1Hz的脈沖信號，再通過以74LS161為核心五進制計數器實現對秒脈沖的分頻從而產生頻率為0.2Hz的脈沖信號。

（1）1Hz產生電路 。利用555定時器構成的多諧振蕩器，通過公式f=（R1+2R2）Ln2C，令C取10uF，取R1= 44.2695kΩ、R2= 50kΩ。則RCO端輸出1Hz的脈沖。

（2）0.2Hz產生電路。利用74LS161用清零法改為五進制計數器，實現五分頻，將QC端作為脈沖輸出端。

3 系統綜述與總體電路圖

總電路是將三部分單元電路，連接方式為：信號發生電路的1Hz脈沖接給倒計時顯示電路兩個74LS192的 CPD端，經過分頻后的0.2Hz脈沖接到定周控制電路的74LS161的脈沖端，定周控制電路中2-4譯碼器的四個輸出端經過一定的與非門接入倒計時顯示電路的四個74LS192的清零端，是50s、30s倒計時能依次先后計時。

作者簡介：趙悄然（1996-），女，河北石家莊人，本科，研究方向：電子信息、電子自動化。