交通灯控制电路设计
一、设计任务与要求
设计一个十字路口交通信号灯控制器，其中红灯〔R〕亮，表示该条路禁止通行；黄灯〔Y〕亮表示停车；绿灯〔G〕亮表示允许通行。
其要求如下：
1.设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR，NSY，NSG；东西方向的红、黄
绿灯分别为EWR，EWY，EWG。
2.满足两个方向的工作时序：东西方向红灯亮的时间应等于南北方向黄、绿灯亮的时间之和；南北方向红灯亮的时间应等于东西方向黄、绿灯亮的时间之和。一个周期为60秒，其中，绿灯亮25秒，黄灯亮5秒，红灯亮30秒。其中NSG （EWR）→NSR（EWG），黄灯用于闪烁提示绿灯变为红灯。
交通灯顺序工作流程图如图1所示：
3.十字路口要有数字显示装置，作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。具体要求为：当某方向绿灯亮时，置计数器为某一数值，然后以每秒减1的计数方式工作，直至减到数为“0”，十字路口红、绿灯交换，一次工作循环结束，进入另一个方向的工作循环。例如：当南北方向从红灯转换成绿灯时，置南北方向
数字显示为29，并使数显计数器开始减“1”计数，当减法计数到绿灯灭而黄灯亮（闪耀）时，数码管显示的数值应为4，当减法计数到“0”时，黄灯灭，而南北方向的红灯亮；同时，使得东西方向的绿灯亮，并置东西方向的数码管的显示为29。
4.可以通过开关将交通灯手动调整为夜间状态，夜间状态为只有黄灯闪耀。黄灯一直闪耀，提醒过往行人注意。
二、总体框图：
根据设计任务和设计要求，我们可以从三个部分考虑。
1．交通灯的灯显部分
由于交通灯显示的时间分别为绿灯亮25秒，黄灯亮5秒，红灯亮30秒，所以灯显时间周期为60秒。由于绿、黄、红灯亮的时间比例为5：1：6，所以计数器每工作循环周期为12，可以选用12进制的计数器。我选用了中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。由74LS164来控制各路口灯的亮灭。
另外，由于设计要求电路可以通过开关将交通灯手动调整为夜间状态，夜间状态为只有黄灯闪耀。所以，通过一单刀双掷开关和与门来实现。当开关打到高电平时为正常工作状态，打到低电平时为夜间状态。 2.数字显示部分
数字显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿或红灯亮时，使减法计数器开始工作，每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”停止。由于灯显部分的频率是数显部分频率的1/5，所以要用一个单稳态连接数显和灯显部分。译码显示可由计数器输出驱动BCD 码七段译码器，计数器采用可预制加、减计数器，且让其工作在减法计数状态。 3.1Hz 标准脉冲和分频部分
由于十字路口每个方向绿、黄、红灯时间比例分别为5：1：6，所以，用74LS160连为5进制计数器就可以实现，即选5秒为一单位时间，计数器每5秒输出一个脉冲。
三、选择器件
器件介绍：
1.74LS164
74LS164是8位移位寄存器，其逻辑功能表如下表：
灯显部分 74LS164、74LS104、74LS108、74LS11、74LS32、74LS86 1Hz 标准脉冲 和分频部分 555定时器、74LS160
数码显示部分 LED 发光二极管、U2504R 、74LS08、74LS04、74LS32、74LS192
其逻辑符号与管脚图如下图：
74LS164为上升沿触发，串行输入，并行输出，具有异步清零功能，当=0时，
QA ～QH 全为0，当
=1时，若控制端A 、B 全为1时，输出端由QA 输入1，且
其它输出端口依次为其前一时刻前一输出端口的状态；当A 、B 全为0时，输出端由QA 输入0，且其它输出端口依次为其前一时刻前一输出端口的状态。
2.74LS04
74LS04是六反相器。反相器的功能表如下表所示： 反相器功能表 输入A 输出Y 1 0 0
1
其内部原理图与管脚图为下图：
74LS04当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平，输出与输入的电平之间是反相向关系。非门的逻辑表达式为：Y=
3.74LS08
74LS08为四输入端与门。由其逻辑功能表与内部原理图如下图：
U174LS164N
QA 3QB 4QC 5QD 6A 1
B 2~CLR 9CLK
8
QE 10QF 11QG 12QH
13
74LS08逻辑功能表
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
74LS08的逻辑表达式为：Y=A·B
4.74LS11
74LS11为三输入的与门，由其逻辑功能表可得，其逻辑功能为“见0得0，全1得1”，即只要三个输入端口中有一个为0，则输出Z就为0，当输入全为1时，才有输出Z为1。
“三输入与门”逻辑功能表
A B C Z
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
其管脚图和内部原理图为：
其逻辑符号如下图：
5.74LS32
74LS32是二输入或门，其逻辑符号和管脚图如下图所示
或门的逻辑表达式为Y=A+B，其逻辑功能表见下表。由其逻辑功能表可得，当两个输入只要有一个为1时，输出就是1，只有两个输入都为0时，输出才是0，即“见1得1，全0得0”。
74LS32逻辑功能表
输入输出
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
6.74LS86
74LS86是二输入异或门。其逻辑符号与管脚图如下图：
其逻辑功能表如下图：
74LS86逻辑功能表
输入输出
A B Y
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0
7.74LS160
