黑龙江工业学院
数字电子技术课程设计报告
院系：电气与信息工程系专业班级：14 电气本八姓名：耿振
学号：005 指导教师：黄睿报告成绩：
1. 设计目的
为了确保十字路口的车辆顺利、 畅通地通过，往往都采用自动控制的交通信 号灯来进行指挥。其中红灯（R ）亮表示该条道路禁止通行；黄灯（Y 亮表示停 车；绿灯（G 亮表示允许通行。
设计一个十字路口的交通灯控制电路， 要求甲车道和乙车道两条交叉道路上 的车辆交替运行，每次通行时间都设为 25秒；要求黄灯先亮5秒，才能变换运 行车道；黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次
2. 设计任务要求
要求东西方向的红、黄、绿灯和南北方向的红、黄、绿灯按照上面的工作时 序进行工作，黄灯亮时应为闪烁状态；
1） 南北和东西车辆交替进行，各通行时间 24秒
2） 每次绿灯变红灯时，黄灯先闪烁 4秒，才可以变换运行方向
3） 十字路口要有数字显示作为时间提示，以倒计时按照时序要求进行显示；
4） 可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀状态 （选作：通行时间和黄灯闪亮 时间可以
在0-99秒内任意设）
3. 设计方案选取与论证
依据功能要求，交通灯控制系统应主要由秒脉冲信号发生器、
倒计时计数器
电路和信号灯转换器组成，原理框图如图1所示。秒脉冲信号发生器是该系统中 倒计时计数电路和黄灯闪烁点控制电路的标准时钟信号源。
倒计时计数器输出两 组驱
动信号T5和T0,分别为黄灯闪烁和变换为红灯的控制信号，这两个信号经 信号灯转换器控制信号灯工作。倒计时计数电路是系统的主要部分，由它控制信 号灯转换器的工作
白天工作模式
G Y R
夜间工作模式
G Y R
南北方向红灯亮4秒，东西方向黄灯闪亮 秒。
（1）白天工作模式
(2
)夜晚工作模式
东西南北各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其他灯不亮。因此总设计图如下 图所示：
东西信号灯
成。振荡器是计时器的核心，振荡器的稳定度和频率的进度决定了计时器的准确 度，可由石英晶体振荡电路或 555定时器与RC 组成的多谐振荡器构
成。一般来 说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大，故在设计时，一 定根据需要设计出最佳电路。石英晶体振荡器具有频率准确、振荡稳定、 温度系
数小的特点，但如果精度要求不高的时候可以采用
555构成的多谐振荡器。
振荡周期与频率的计算公式为：T=(R i +2R)CIn2=(R i +2R)C,电源电压为Vcc=12V, 其中电路图中C i 的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，课程设计中要求输出 T=1S,选取电容为
C=10 nFR i =Q,根据振荡周期计算，选择电阻R=Q 。用multisim 进行仿真，仿真图如图所
示：
555 构成的多谐振荡器 此电路就可以产生脉冲频率为1赫兹的脉冲。 以下对555定时器进行
简介：
NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路， 在很多电子
产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其 他的电路提供时序脉冲。
555定时器内部逻辑电路
信号灯转化器
信号灯状态与车道运行状态如下：
SO:东西方向车道的绿灯亮，车道通行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止 通行； S1:东西方向车道的黄灯亮，车道缓行；南北方向车道的红灯亮，车道禁止 通行； S2:东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的绿灯亮，车道 通行； S3:东西方向车道的红灯亮，车道禁止通行；南北方向车道的黄灯亮，车道 缓行。
用以下6个符号来分别代表东西（A ）、南北（B ）方向上个灯的状态：
GA=1:东西方向车道绿灯亮；
南北信号灯
系统电源
YA=1:东西方向车道黄灯亮；
RA=1东西方向车道红灯亮；
GB=1南北方向车道绿灯亮；
YB=1南北方向车道黄灯亮；
RB=1南北方向车道红灯亮。
实现信号灯的转换有多种方法，现采用比较典型的方法进行设计，实现信号灯的转换工作。若选用JK触发器，则原理如下。
JK触发器
设状态编码为SO=OO,S仁01,S2=11,S3=10,其输出为Q1, Q2,则其与信号灯状态关系如表3 —1所示。
状态编码与信号灯关系表
Q0 Q0* GA YA RA
Q1 Q1* GB YB RB
0 0 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 0 1 0
1 1 0 0 1
1 1 0 0 1
1 0 1 0 0
1 0 0 0 1
0 0 0 1 0
可以得出信号灯状态的逻辑表达式:
GA =Q1 ' Q0 YA =Q1 ' Q0 RA =Q1
GB =Q1Q0 YB =Q1Q0 ' RB=Q1 '
JK触发器的输出状态是与J输入端的状态相同的，同时分析表3-1，触发器0的现态与触发器1的次态相同，触发器1的现态与触发器0的次态相反，因此可以将触发器0的输出端Q Q （现态）分别接触发器1的J、K输入端（次态），触发器1的输出端Q Q'（现态）分别接触发器0的K、J端（次态），取触发器0为、触发器1为，连接后的电路如下图所示：
JK触发器连接的电路
倒计时计数器
十字路口要有数字显示作为倒计时提示，以便人们更直观的把握时间。具体
工作方式为：当某方向绿灯亮时，置显示器为某值，然后以每秒减1,计数方式
工作，直至减到数位“ 4”和“ 0”。十字路口绿、黄、红灯变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向信号灯转换器供模4的定时信号T4和模0的定时信号T0,用以控制黄灯的闪烁和黄灯向红灯的变换。
倒计时显示采用七段数码管作为显示，它由计数器驱动并显示计数器的输出值。
根据要求，采用两片74190芯片构成计数器，因为74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。采用两片74190芯片可设计成00〜99的百进制计数器，再根据线路连接的改变将其连接成24进制计数器。
74190 没有专用的清零输入端，但可以借助QD QC QB、QA的输出数据
