课程设计2：交通灯仿真设计

二、实验学时：
三、设计要求：:
设计并实现一个简单的十字路口交通灯控制电路。具体要求：以4个红色指示灯、4个绿色指示灯和4个黄色指示灯模拟路口东西南北4个方向的红绿黄交通灯。控制这些灯，使它们安下列规律亮灭。
1.东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。东西方向通车，时间20秒；
2.东西方向黄灯闪烁，南北方向红灯亮，时间5秒。
3.东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。南北方向通车，时间20秒；
4.东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪烁，时间5秒。
5.返回1，继续运行。
要求在仿真软件中设计并运行，或设计实际电路调试运行，提交设计报告电子档，设计报告要求包括：设计方案、电路原理图、测试表格、分析结果总结，实现结果展示(要求用仿真结果截图或者实测照片截图展示实现效果)。
四、参考方案

图7.1 十字路口交通灯控制电路示意图

参考方案1：由数据选择器提供数据，用三只74LS05和外围元件（三极管、电阻等）构成已预置好的译码电路，分别驱动红黄绿指示灯发光，组成简单的十字路口交通灯控制电路。要求南北方向和东西方向两条交叉道路上的车辆交替运行。若南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；若东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮；若南北方向黄灯亮，东西方向黄灯同时亮。译码输出循环显示绿灯—黄灯—红灯三个状态。十字路口交通灯控制电路示意图见图7.1所示，红、黄、绿指示灯译码电路图如图7.2所示。

图7.2 红、黄、绿指示灯译码驱动电路
参考方案2： 采用555定时器电路设计
其他方案可自由发挥
四、设计内容（需后面另附页完成以下5项）
（1）根据任务要求写出你自己的设计方案，选定器件；
（2）根据所选器件画出电路图；
（3）写出实验步骤和测试方法，设计实验记录表格；
（4）进行安装、调试及测试，排除实验过程中的故障；
（5）分析、总结实验结果。

1.设计方案：
交通灯电路由三部分组成：多谐振荡电路部分，译码电路部分，显示部分。

图1 交通灯电路
2.电路结构分析
2.1多谐振荡部分
该电路主要由555芯片构成。555部分产生周期为0.25s的方波。此部分电路产生周期为0.25s的矩形波。

图2.1多谐振荡电路

2.2计数器部分
计数器部分主要由74ls161和74LS74两种芯片构成。两片74LS161连接成十进制计数器。此外第二片74LS161用逻辑门构成译码电路，在输出为1001和0001处产生脉冲。
根据题目，计数器部分电路需要交替产生5s和20s的脉冲。可将74LS74的两个D触发器级联构成异步二进制计数器。将东西向记为1，南北向记为2，D触发器构成的计数器电路需要使输出满足：
B A R1 Y1 G1 R2 Y2 G2
0 0 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0 0
1 0 1 0 0 0 0 1
1 1 1 0 0 0 1 0
表2.2 测试表格
即：在BA=00，BA=10时保持20s,在BA=01，BA=11时保持5s。
图2.2 计数器部分
2.3译码显示部分
根据表2.2，可写出R1、R2、Y1、Y2、G1、G2的逻辑式：

图2.3 译码显示电路
3.各部分测试图
3.1 555振荡电路

图3.1

3.2 计数器部分（从上至下依次为第一、二个74ls161电路的输出，A、B的输出）

图3.2

3.3译码显示部分（结果展示）
图3.3.1从上至下依次为：R1,Y1,G1,R2
图3.3.2从上至下依次为：R2,Y2,G2,R1
测试译码部分的输出端（即各个二极管的正极）

图3.3.1

图3.3.2

综上，实验结果满足表2.2，符合题目要求。

（注：此版本发光二极管模型易受干扰导致程序报错。报错时可以去除此部分。）

来源：2EM34_E13