简易交通灯控制逻辑电路设计
一、设计任务与要求
要求实现逻辑功能，在1-3状态循环。
1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s；
2、东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s；
3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s；
4、如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。
二、方案设计与论证
1、分解任务要求
任务要求实际上就是4个状态，不妨设：
S1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s；
S2、东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s；
S3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s；
S4、如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。
【表1】
主电路状态与指示灯状态转换
注:R，G，B＝红，绿，黄灯。
根据【表1】可知，设计电路只需要5组输出端控制指示灯，指示灯都是以2个或4个一组。总计需要1234=⨯个灯。 2、输出指示灯状态设计（显示电路）
【图1】
显示电路设计▲
3、主电路设计
①、主电路实现S1→S2→S3状态的转换，
↑ ↓
②、另外可以在任何一个状态进入S4，并能恢复正常工作状态。 实现①、②可以用触发器，也可以用锁存器或使能电路。 ③、实现S1＝15S ，S2＝5S ，S3＝10S 方案一
①、S1-S3使用2个SR 锁存器，设置00，01，10三个状态。
②、S4使用触发器，当出现紧急情况，触发器由“0”进入S4状态“1”后，
在解除紧急时，恢复“0”，进入S1状态。
③、使用4个JK触发器，实现16位计数。
方案二
①、S1-S3使用2个7473替代的T触发器。
【图2】
1个7473替代的T触发器▲
JK触发器包含SR触发器和T触发器的功能，J=K=T，则得到T触发器。
②、S4使用或门、非门实现，从【表1】可知：
=
S+
R
1
1S
4
S
S∙
=(不能出现红绿同时亮的情况)
G
S
4
1
1S
S∙
=(不能出现红黄同时亮的情况)
Y
2
4
S
2S
=
S+
R
4
3S
3
S
S∙
=(不能出现红绿同时亮的情况)
G
3
S
3S
4
③、使用74192同步可逆10进制计数器（8421码）2个
方案对比
【表2】
综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。
三、单元电路设计与参数计算
【图3】
总体模块设计▲
1、时钟控制系统：使用上升时序，个位、十位两片74192。进位关联使用个位TCU ＝十位UP 实现（Terminal Count Up (Carry) Line ）。数据状态通过判断条件进入选择器74153。判断条件成立后执行清零。
2、时序Sx 控制：使用7473改装的TFF2个，实现S1→S2→S3状态的转换。
↑↓
3、判断时钟、Sx：判断74192和7473的状态，满足条件输出74192的清零使能和7473的CLK信号。
4、翻译Sx－LED，翻译S1、S2、S3对应LED的5个状态：
,
3
,
2
1
1
,
S3
,
R
S
S
G
S
R
G
S
Y
5、输出调整电路，令紧急电平开关控制LED的状态。
四、总电路工作原理及元器件清单
1．总原理图
【图4】
精品文档
精品文档
2．电路完整工作过程描述（总体工作原理）
【图5】
数据线分配▲
数据线连接
74192工作状态（个位）
02Q Q B =
注：不填＝0
【表5】
74192(2)工作状态（十位）
0Q C =
注：不填＝0
7473工作状态（双T 触发器）
用JKFF 构成TFF
⎩⎨
⎧===⊕===011110000Q T J K Q Q T J K 则有：()
⎩⎨⎧⊕=⊕⊕=1
011
100**Q Q Q Q Q Q Q 使2个T 触发器的4状态循环变为3状态循环，使用1Q 0Q 作系统状态。
10CLK CLK =由选择器74153判断。
【图6】
状态转换图▲
【表7】
74153工作状态（数据选择器）
()()
()()()2Y 1Y ECLR/74153⑤7473747374192074192⑦7473⑥11313220100+=============Q Eb Q Ea C b I b I a I a I b I b I a I a I B B Q A PIN
2Y 1Y ECLR/74153⑤+==CLK PIN
【图7】
74153 Turth Table▲
【图8】74153 Logic Symbol▲
