电子技术交通灯控制电路设计

电子技术交通灯控制电路设计内容摘要：

循环工作，要实现这一功能可以用触发器构成时序电路、译码器和移位寄存器。 本设计只需进行四个状态的转换，用触发器构成的时序电路太复杂，而且不好实现。 四个状态用二线 四线译码器 也 可实现。 但是 如果用移位寄存器 74LS194，则 只需要在一个 cp 脉冲就可以实现四个状态之间顺利转换， 而且在后面的倒计时 预置数模块中，也 能 巧妙地 运用 寄存器的移位功能，可以说寄存器的灵活运用是本设计的最大亮点之一。 74LS194 的功 能表如表 1 所示。 由表 1 可知， 74LS194 主要逻辑功能有： ① 同步置数功能：当 RD、 S S0 都接高电平时，来一个 CP上升沿，就将 D C B A四个数分别置入 QD QC QB QA 中。 ② 移位功能：当 RD =1， S1 +S0=1， 且 S1 S0 =0，来一个 CP上升沿就移一位。 用 移位寄存器 74LS194 构成的信号灯模块电路图 如图 3所示。 U 2 47 4 L S 1 9 4 NA3B4C5D6SL7QA 15QB 14QC 13QD 12SR2~CLR1S09S110CLK11G1 2 . 5 VY1 2 . 5 VR1 2 . 5 VG2 2 . 5 VY2 2 . 5 VR2 2 . 5 VU 2 6 A7 4 L S 3 2 NU 2 6 B7 4 L S 3 2 N6 21V C C5V53J1K e y = S p a c e7J2K e y = S p a c e 8V C C04c p 1cp 图 3 用 74LS194 构成的信号灯模块电路图 RD S1 S0 DSL DSR CP D C B A QD QC QB QA 说明 0 x x x x x 1 1 1 x x ↑ 1 1 0 DSL x ↑ 1 0 1 x DSR ↑ 1 0 0 x x ↑ x x x x D C B A x x x x x x x x x x x x 0 0 0 0 D C B A QA QD QC QB QC QB QA QD QD QC QB QA 清零 并 行输入 左移 右移 保持 10 图中 cp 为 555 多谐振荡器产生的 秒脉冲， cp1 为倒计时计数器归零时产生的脉冲。 QD与 SR相连， 打开电源前，先将 J1置于 cp档， J2 置于 VCC 档，移位寄存器 准备置数。 当来一个 cp 上升沿时，就能够将预先设置好的数 A B C D 置入 QA QB QC QD 中。 由于 A接了高电平， 则 QA 也为高电平，此时主干道绿灯和支干道 红灯亮。 然后将开关 J1 和 J2都置于各自的另一档，即 J1 接 cp1， J2 接地，构成 右移移位寄存器，当 cp1 来一个上升沿时寄存器右移一次。 寄存器的四个状态如图 4所示。 每个状态中只有为高电平的那一组信号灯亮，即第一个状态时主干道绿灯 G1 和支干道 红灯 R2亮；第二个状态时主干道黄灯 Y1 和支干道红灯 R2亮；第三个状态时主干道红灯 R1 和支干道绿灯 G2亮； 图 4 寄存器四个状态图 第四个状态时主干道红灯 R1 和支干道黄灯 Y2亮。 在 cp1 的作用下 依 次循环进 行上 面的状态 转换，实现信号灯的功能。 倒计时计数器模块 构成倒计时计数器的芯片有 74LS190、 74LS191 和 74LS193 等。 74LS190 为单时钟十进制可逆计数器， 74LS191 为单时钟四位二进制可逆计数器， 74LS193 为双时钟四位二进制可逆计数器。 由于本设计需要的是十进制倒计时计数器，故 74LS190 成为我们的首选。 由设计要求可知，需要构成 45s、 25s和 5s 的倒计时计数器， 而本设计的三个倒计时是一次显示的，每个倒计时模块时间没有冲突，则 只需要一个两位数的倒计时计数器就可以实现，因此 可以 用两片 74LS190 级联。 设计中只需要在每个倒计时结束的时候 （ 即倒计时 为0） 产生一个脉冲来控制计数器的置数。 由于本设计需要的是 45s、 25s 和两个 5s 总共四个倒计时，对于这一 点 ，本设计是通过移位寄存器 来实现的 ，所以说移位寄存器的运用是本设计的一大亮点。 74LS190 芯片 如图 5 所示。 LD 为异步置数端， CT 为控制端， A B C D 为并行置数输入端， QA QB QC QD 为输出端，U/D 为加 /减计数方式控制端， RCO 为进位 /借位端， CLK 为时钟输入端。 图 5 74LS190 芯片图 74LS190 的功能表如表 2 所示。 U17 4 L S 1 9 0 NA15B1C10D9~U/D5QA3QB2QC6QD7~CTEN4~LOAD11~RCO13MAX/MIN12CLK14 11 表 2 74LS190 功能表 由表我们可以看出， 74LS190 的主要逻辑功能有： ⑴ 异步置数功能：当 LD=0 时，与 CP 无关，直接并行输入数据 D C B A， QD QB QC QA=D C B A。 ⑵ 计数功能：取 CT=0， LD=1。 当 U/D=0 时，对应 CP脉冲的上升沿，进行十进制加计数功能。 当 U/D=1 时，对应 CP脉冲的上升沿，进行十进制减计数功能。 ⑶ 保持功能：当 CT=LD=1 时，计数器保持原来的状态不变。