目录
1. 技术指标 ................................................................. 1 2.设计方案及其比较 .......................................................... 1
2.1方案一 ............................................................... 1
2.1.1实现20进制循环计数部分 ........................................ 1 2.1.2各信号灯控制部分 ............................................... 2 2.2方案二 ............................................................... 4
2.2.1 状态控制电路 ................................................... 4 2.2.2 计数电路 ....................................................... 5 2.3方案比较 ............................................................. 6 3. 实现方案 ................................................................. 6
3.1 计数部分 ............................................................ 8 3.2 信号灯控制部分 ...................................................... 8 3.3 简化电路 ............................................................ 9 4. 调试过程及结论 .......................................................... 10 5. 心得体会 ................................................................ 11 6. 参考文献 ................................................................ 11
武汉理工大学《专业课程设计2》课程设计说明书
交通信号灯的设计
1. 技术指标
设计一种利用发光二极管作为交通信号灯的指示，实现南北、东西车道的交替通行，要求实现南北车道方向循环显示的顺序是绿灯、黄灯、红灯；东西车道方向循环显示的顺序是红灯、绿灯、黄灯。初始条件为直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具。
2.设计方案及其比较
2.1方案一
本方案由74LS90计数芯片与简单门电路构成，其中，东西、南北两车道各使用两块74LS90计数芯片分别做为高位和地位，并实现两车道的20秒递增循环计时。三种信号灯中，绿色对应15秒高电平输出门电路，黄色对应5秒高电平输出门电路，红色则对应另一块用来累计20秒计数循环次数的74LS90芯片。时钟脉冲电路统一使用555定时器与电阻、电容构成多谐振荡电路，通过改变1引脚与6引脚间的电容来控制输出脉冲频率。
2.1.1实现20进制循环计数部分
分别将高位和低位芯片的Q0输出端与其脉冲输入端之一的CKB相连，所有R9端接地，高位和低位的R0(2)接高电平，低位的Q3端与高位的CKA端相连以进位，从而实现高位和低位的十进制计数，为实现20秒计时，将低位的Q0端和高位的Q1端相与，输出接高、低位的R0(1)，至此，由74LS90构成的计数部分可实现00到20的计数，其电路图如图1：
1A0A0B0C0D21129811U8:AQ0Q1Q2Q374LS0874LS90Q0Q1Q2Q3U41298111A1B1C1DU574LS90R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)141236L7141H236L7R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CKACKBCKACKB3 图1 20进制循环计数部分
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2.1.2各信号灯控制部分
红灯：74LS90计数芯片两个R9端接地，两个脉冲输入端分别接绿灯的输出端以及与黄灯对应的高位Q1端（由20变为00时会有一个下降沿），绿灯亮灭触发该芯片计数一次，黄灯亮灭又触发该芯片一次，此时Q1端输出高电平，将Q1端接红灯，红灯开始亮，在第二轮计数过程中，为使绿灯、黄灯在红灯亮的时候不亮，将Q1端接非门后分别与绿灯、黄灯的门电路输出端相与。这一轮中该芯片再次被触发两次，第一次触发对Q2端无影响，仅将Q1端变为1，第二次触发是在20的时候，此时南北车道已经完成一个完整的循环，故将Q2端接R0（1）、（2）清零该芯片以完成对南北车道红灯的控制，其电路图如图2：
U16AA0B141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811R1U10:F974LS048Q10236L7R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS90 图2 南北车道红灯控制电路
绿灯的门电路对应数字01到15，对应电路图如图3：
U9:A0A130B274LS3274LS041U10:A2U8:B4656U9:B1A41B574LS3212111374LS3281D10U9:DU9:C74LS081C9AAU13:A13274LS321211G1Q101374LS0874LS32U12:DU8:CU10:B1D374LS0440A981074LS0813274LS0831C274LS00U12:AU11:A1B1BB 图3 绿灯控制电路
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黄灯的门电路对应数字16到20，对应电路图如图4：
U18:C3D574LS0463B3C9101174LS11U14:C8U20:D13111211U18:D74LS04U18:E74LS041374LS321U23:A32A274LS081210U22:A121374LS1112U24:A132B2474LS32Q20574LS086Y2U23:B 图4 黄灯控制电路
东西车道的信号灯控制部分与南北车道类似，唯一的差别就是红灯的部分，仅将高位的Q1端接入脉冲输入端，该芯片累计计数两次即完成一个完整循环，故将Q1端接R0(1)、(2)清零，Q0输出端接红灯，同时经非门分别与黄、绿灯门电路输出端相与即可，东西车道红灯的电路图如图5：
R22U18:A74LS04U172B141CKACKBQ0Q1Q2Q3129811Q20236L7R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)74LS901 图5 东西车道红灯控制电路
对于所给的各方案都使用同一秒脉冲信号发生电路，即由555定时器组成的多谐振荡电路，其中电容C2控制输出脉冲的频率，其电路如图6：
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