數(shù)電交通燈課程設(shè)計.doc

1、成績 課 程 設(shè) 計 說 明 書 課程設(shè)計名稱： 題 目： 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教師： 日期：年 月 日目錄1 設(shè)計目的42 設(shè)計思路43 設(shè)計過程4 3.1方案論證43.2電路設(shè)計63.2.1秒脈沖發(fā)生器63.2.2定時器73.2.3控制器93.2.4譯碼電路103.2.5顯示部分113.2.6總原理圖124系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果125主要元件126 結(jié)論137設(shè)計心得體會138 附錄13 8.1總原理圖13 8.2 PCB圖149參考文獻14交通燈控制電路摘要：交通信號燈常用于交叉路口，用來控制車輛的流量，提高交叉路口車輛的通行能力，減少交通事故。本交通燈設(shè)計主要由秒脈沖

2、發(fā)生器、定時器、控制器、譯碼顯示電路組成。秒脈沖發(fā)生器由555定時器產(chǎn)生脈沖，定時器由74LS163實現(xiàn)，控制器由74LS153和74LS74組成，譯碼電路采用74LS48和七段數(shù)碼管來顯示。控制器通過ST信號對定時器進行控制，從而顯示紅黃綠燈的轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵字：交通燈 控制器 秒脈沖發(fā)生器 定時器 譯碼器Abstracts: Traffic lights are often used in the intersection, used to control the flow of vehicles, Improve the intersection capacity, reduce traffi

3、c accidents. The design of traffic lights mainly by the second pulse generator, a timer, a controller, decoding display circuit。A second pulse generator produced by the 555 timer pulse, the timer is realized by 74LS160, controller is composed of 74LS153 and 74LS74, decoding circuit uses the 74LS48 a

4、nd seven digital tube display. A controller controls the timer through ST signal, which shows the conversion of red and yellow lights.Keywords: traffic light c ontroller second pulse generator timer decoder 1.前言 現(xiàn)代社會交通越來越發(fā)達，人們的出行都離不開交通方式，便捷的交通不僅為人們提供了方便，而且還為出門在外的人群賦予了一個安全的環(huán)境，讓人們享受便捷交通的愉悅。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)

5、的發(fā)展，交通燈的控制也越來越數(shù)字化和集成化，這種控制技術(shù)的設(shè)置也變得越來越受到人們的關(guān)注。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計要求，本課程設(shè)計用到了我們熟悉的555定時器，74LS163計數(shù)器，74LS153和74LS74，74LS48以及數(shù)碼管等電路器件。通過一些基本的電路原件（電阻，電容）和門電路（與門，非門，與非門等）將各個器件連接起來，實現(xiàn)了交通燈控制電路的設(shè)計。 2.總體方案設(shè)計 2.1方案比較 2.11 設(shè)計要求分析與方案比較1.交通燈的位置排布如圖2.1所示，本設(shè)計的要求控制交通燈在甲道和乙道十字路口的時間變化，并伴隨著紅綠黃燈的明暗變化。交通燈的變化經(jīng)歷四個過程，然后重復(fù)此過程，如圖2.2所示：

6、 圖2.1 交通燈的位置排布甲道綠燈，乙道紅燈甲道黃燈，乙道紅燈 25秒時間到55 秒 秒 時 時 間 間 到 到甲道紅燈，乙道黃燈甲道紅燈，乙道綠燈 25秒時間到 圖2.2 交通燈的變化過程圖（1）.首先初始化，將甲道設(shè)為綠燈，乙道設(shè)為紅燈。經(jīng)過延時25秒時間到，將甲道變?yōu)辄S燈，乙道紅燈不改變；延時5秒時間到，將甲道變?yōu)榧t燈，乙道變?yōu)榫G燈；再經(jīng)過25秒延時時間到，甲道依然是紅燈，變乙道為黃燈；延時5秒后，交通燈狀態(tài)又回到初狀態(tài)。這四個過程為一次循環(huán)。 通過以上分析，交通燈一個循環(huán)過程共需要一分鐘的時間，下面有兩種方案可供選擇：方案一：用數(shù)電電子技術(shù)來實現(xiàn)交通燈控制它主要由控制器、定時器、譯碼

7、器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標準時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。圖中： TL: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間25秒到，TL=1，如果定時時間未到，則TL=0。 TY：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間5秒到，TY=1，如果定時時間未到，TY=0。 ST：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。由它控制定時器開始下個工作狀態(tài)的定時。   圖2-3 系統(tǒng)的原理圖 交通燈控制器的流程圖如圖2

8、-4所示（1）甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮的時間間隔25秒時（即TL改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （2）甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮的時間間隔5秒時（即TY改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （3）甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道上的車輛允許通行，綠燈亮的時間間隔25秒時（即TL改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行

9、，乙車道未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮的時間間隔5秒時（即TY改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。 交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如表1-2所示，控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，甲道用A表示，乙道用B來表示，把燈的代號和燈的驅(qū)動信號合二為一，并作如下表2-1規(guī)定：表2-1控制狀態(tài)信號燈狀態(tài)車道運行狀態(tài)S0（00）甲綠、乙紅甲車道通行，乙車道禁止通行S1（01） 甲黃、乙紅甲車道

10、緩行，乙車道禁止通行S3（11）甲紅、乙綠甲車道禁止通行，乙車道通行S2（10）甲紅，乙黃甲車道禁止通行，乙車道緩行AG=1甲車道綠燈亮甲車道通行BG=1乙車道綠燈亮乙車道通行AY=1甲車道黃燈亮甲車道緩行BY=1乙車道黃燈亮乙車道緩行AR=1甲車道紅燈亮甲車道禁止通行BR=1乙車道紅燈亮乙車道禁止通行由此得到交通燈的流程圖，如 圖1-3所示。設(shè)控制器的初始狀態(tài)為S0（用狀態(tài)框表示S0），當S0的持續(xù)時間小于25秒時，甲乙燈的狀態(tài)不變（TL=0）（用判斷框表示TL），控制器保持S0不變。只有當S0的持續(xù)時間等于25秒時，TL=1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST（用條件輸出框表示ST），并轉(zhuǎn)換到下一

11、個工作狀態(tài)。圖2-4 交通燈的流程圖方案二：用單片機技術(shù)來實現(xiàn)交通燈控制通過并行接口8255A實現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制1. 十字路口交通燈的變化規(guī)律要求:1） 甲道的綠燈，乙道的紅燈同時亮25秒。2） 甲道的黃燈亮5秒，同時乙道的紅燈繼續(xù)亮。3） 甲道的紅燈，乙道的綠燈同時亮25秒。4） 甲道的紅燈繼續(xù)亮，乙道黃燈亮5秒。5） 重復(fù)1)-4）的過程，直到有鍵按下。2. 8255A的C口工作為方式0輸出方式，用來控制二極管的狀態(tài)。如果用PA0測試8253定時到信號狀態(tài)，則8255A的A口應(yīng)該工作為方式0輸入方式。3.延時可采用軟件實現(xiàn)，也可以利用8253A定時來實現(xiàn)。參考編程流程圖如圖1-4

12、所示，兩種延時方案在初始化和延時程序的編程上有區(qū)別。4.設(shè)置8253A工作可采用方式0.GATA0+5V,CLK0接1MHz時鐘。當送完8253方式控制字后OUT0輸出低電平，在送完計數(shù)初值后，開始減一計數(shù)，計數(shù)后輸出高電平，8255A測試到高電平后轉(zhuǎn)換燈亮，之后重新對8253初始化，且計數(shù)初值根據(jù)定時長短改變。5.等待鍵盤輸入可采用DOS功能調(diào)用0BH號功能，如: MOV AH,0BH ；有鍵按下則AL=0FFH INT 21H CMP AL,0FFH JZ EDN0 ；有鍵按下轉(zhuǎn)到程序退出處，編程流程圖如圖2-5所示：圖2-5 編程流程圖2.2 方案論證 兩種方案所執(zhí)行交通燈的效果是一樣的

13、，只是所采用的技術(shù)是不一樣的。方案一所采用我們熟悉的集成芯片，2.3 方案選擇 方案一是我們比較熟悉的，因為才學(xué)完數(shù)字電路這門課程，我們對芯片的了解以及連接有一定的基礎(chǔ)。而方案二所采用的是單片機知識，要進行編程才能實現(xiàn)，此種方法比起第一種要復(fù)雜的多。經(jīng)比較后，采用了方案一來實現(xiàn)此課程設(shè)計所要求的功能。 3.單元模塊測試3.1電路參數(shù)的計算及元器件的選擇3.11 秒脈沖發(fā)生器的選擇 555定時器是一種功能強大的模擬數(shù)字混合集成電路，此秒脈沖發(fā)生器是以555定時器為基礎(chǔ)構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖的電路。由于555定時器內(nèi)部的比較靈敏度比較高，輸出驅(qū)動電流較大，功能靈活，它的頻率受電源電壓和溫度的影

14、響很小，所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器頻率較穩(wěn)定，不易受干擾。并且有許多電路中都廣泛用到此電路充當秒脈沖產(chǎn)生器，技術(shù)已經(jīng)相當成熟，因此此電路比較適合。3.12 定時器的選擇 定時器由秒脈沖發(fā)生器和同步的計數(shù)器構(gòu)成，此計數(shù)器所采用的集成芯片是74LS163，74LS163是4位二進制同步計數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。交通燈延時最大為25秒，因此采用兩片74LS163級聯(lián)的方式構(gòu)成25進制計數(shù)器，以達到定時的效果。3.13控制器電路控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表1-6所示。選用兩個D觸發(fā)器74LS74做為時序寄

15、存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL和TY，據(jù)表1-1，有四種控制狀態(tài)信號（00表示甲道綠燈亮，乙道紅燈亮；01表示甲道黃燈亮，乙道紅燈亮；11表示甲道紅燈亮，乙道綠燈亮；10表示甲道紅燈亮，乙道黃燈亮）。當控制器處于 00狀態(tài)時，如果TL 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果TL=1（即綠燈亮足25秒），則控制器轉(zhuǎn)換到 01狀態(tài)（這兩種情況與條件TY無關(guān)，所以用無關(guān)項"X"表示）。其余情況依次類推，另外TY=1表示黃燈亮足5秒時間到，就可以列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST。表3-1控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表根據(jù)上表可以推出狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號方程，其方法是：將Q1n+1、Q0n+1和 S

16、T為1的項所對應(yīng)的輸人進行相與，“1”用原變量表示，“0”用反變量表示。最后再把各項加起來，即可得到下面的狀態(tài)方程： 根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來實現(xiàn)每個D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號即可實現(xiàn)控制器的功能。3.14譯碼電路譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成甲、乙車道上6個信號燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號燈控制信號之間的關(guān)系如表3-2表示，表中A,B表示甲，乙車道。表3-2 控制器狀態(tài)編碼與信號燈關(guān)系表Q1 Q0AG甲道綠燈AY甲道黃燈AR甲道紅燈BG乙道綠燈BY乙道黃燈 BR乙道紅燈

17、0 01000010 10100011 10011001 0001010 由上表可得以下狀態(tài)表達式：AG甲道綠燈=；AY甲道黃燈=;AR甲道紅燈=；BG乙道綠燈=；BY乙道黃燈=；BR乙道紅燈=；由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了周期性變化的CLK脈沖，一部分送給了定時器的74LS160芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時加到定時器74LS160芯片的情況下，通過芯片74LS10將會輸出TY、TY非；TL、TL非。即TY和TY非放大的結(jié)果是秒脈沖的5倍；TL和TL非放大的結(jié)果是秒脈沖的25倍。前者輸出的信號是后者的1/5（即TY控制黃燈定時5秒，TL控制綠燈定時25秒）。將定時器輸出

18、的TY，TY非；TL，TL非分別作用于控制器的芯片74LS153中，在CLK脈沖接入芯片74LS74中的脈沖輸入端會輸出高低變化的電平。控制器中的信號在送給由芯片74LS08組成的譯碼器后再通過電路中的指示燈和200歐的電阻從而得到交通燈的邏輯電路，這種電路的結(jié)果最終通過小燈的正常閃爍來實現(xiàn)。3.15顯示部分顯示部分由74LS48和共陰極七段數(shù)碼管組成，74LS48作為譯碼器，對74LS160的輸出信號進行譯碼，然后通過七段數(shù)碼管顯示出74LS160的計數(shù)。即交通燈需要顯示的時間。3.2各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計3.21 秒脈沖發(fā)生器電路由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器： 圖3.2 555定時

19、器構(gòu)成的多諧振蕩器功能：產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的振蕩電流，振蕩時間間隔為1秒，可實現(xiàn)電路按秒計數(shù)的功能。3.22 定時器74LS163構(gòu)成的計數(shù)器產(chǎn)生定時的功能：要求計數(shù)器在狀態(tài)信號ST作用下，首先清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進行增1計數(shù)，向控制器提供模5的定時信號TY和模25的定時信號TL。計數(shù)器選用集成電路74LS163進行設(shè)計較簡便。 圖3-3 交通燈定時器（由75LS163構(gòu)成）其工作原理為：由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的秒脈沖CLK分別送給兩個74LS160的計數(shù)脈沖輸入端2處。如圖所示：兩個計數(shù)器的輸入端3.4.5.6分別接地。U2的進位端口15置空。將控制狀態(tài)信號ST分別接到U1

20、和U2的異步清零端。由U2的Q3和Q0連接一個與門接到U1的兩個使能端ENT和ENP端，就可以實現(xiàn)進位的功能。即得到TY和TY非是秒脈沖的5倍；TL和TL非的結(jié)果是秒脈沖的25倍（即實現(xiàn)了定時的功能）。除此，還可以用74LS160來實現(xiàn)這個定時器。設(shè)計思想和74LS163基本相似，設(shè)計如下圖3-4，雖說用此電路設(shè)計比起74LS163簡單一點（就是少一個與非門），但考慮到先前做的時候，有幾個難點知識沒有搞懂，所以一再思考選用了74LS163來完成定時器電路的設(shè)定。 圖3-4 交通燈定時器（由74LS160構(gòu)成）功能：通過控制信號的變化，產(chǎn)生秒計數(shù)，實現(xiàn)延時的功能。3.23 控制電路74LS153

21、與雙D觸發(fā)器構(gòu)成控制電路： 功能：通過對定時器輸出信號的選擇，輸出ST控制信號，再反饋給定時器，以實現(xiàn)時間一到就讓顯示器清零的功能。同時實現(xiàn)對紅黃綠交通燈的控制亮和暗的功能。3.24譯碼器電路 待完成（1）熟悉集成電路的引腳安排。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（4）了解數(shù)字交通燈控制電路的組成及工作原理。（5）學(xué)會用仿真軟件對設(shè)計的原理圖進行仿真。（6）熟悉數(shù)字交通燈控制電路的設(shè)計與制作。2、設(shè)計思路（1）設(shè)計秒脈沖發(fā)生器（2）設(shè)計交通燈定時電路（3）設(shè)計交通燈控制電路（4）設(shè)計交通燈譯碼電路（5）設(shè)計交通燈顯示時間電路3 設(shè)計過程 3.1方案論證方案

22、一 用數(shù)電電子技術(shù)來實現(xiàn)交通燈控制 交通燈控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1-1所示。它主要由控制器、定時器、譯碼器和秒脈沖信號發(fā)生器等部分組成。秒脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中定時器和控制器的標準時鐘信號源，譯碼器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制定時器和譯碼器的工作。圖中： TL: 表示甲車道或乙車道綠燈亮的時間間隔為25秒，即車輛正常通行的時間間隔。定時時間25秒到，TL=1，如果定時時間未到，則TL=0。 TY：表示黃燈亮的時間間隔為5秒。定時時間5秒到，TY=1，如果定時時間未到，TY=0。 ST：表示定時器到了規(guī)定的時間后，由控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號。

23、由它控制定時器開始下個工作狀態(tài)的定時。   圖1-1 系統(tǒng)的原理圖 交通燈的排布位置如圖1-3所示 圖1-2 交通燈的排布位置 交通燈控制器的流程圖如圖1-3所示（1）甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上的車輛允許通行，乙車道禁止通行。綠燈亮的時間間隔25秒時（即TL改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （2）甲車道黃燈亮，乙車道紅燈亮。表示甲車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，乙車道禁止通行。黃燈亮的時間間隔5秒時（即TY改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （3）甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車

24、道上的車輛允許通行，綠燈亮的時間間隔25秒時（即TL改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。 （4）甲車道紅燈亮，乙車道黃燈亮。表示甲車道禁止通行，乙車道未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮的時間間隔5秒時（即TY改變狀態(tài)），控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。 交通燈以上4種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器器進行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為00、01、11、10，并分別用S0、S1、S3、S2表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如表1-2所示，控制器應(yīng)送出甲、乙車道紅、黃、綠燈的控制信號。為簡便起見，甲道用A表示，乙道用B來表示，把燈的代

25、號和燈的驅(qū)動信號合二為一，并作如下表1-1規(guī)定：表1-1控制狀態(tài)信號燈狀態(tài)車道運行狀態(tài)S0（00）甲綠、乙紅甲車道通行，乙車道禁止通行S1（01） 甲黃、乙紅甲車道緩行，乙車道禁止通行S3（11）甲紅、乙綠甲車道禁止通行，乙車道通行S2（10）甲紅，乙黃甲車道禁止通行，乙車道緩行AG=1甲車道綠燈亮甲車道通行BG=1乙車道綠燈亮乙車道通行AY=1甲車道黃燈亮甲車道緩行BY=1乙車道黃燈亮乙車道緩行AR=1甲車道紅燈亮甲車道禁止通行BR=1乙車道紅燈亮乙車道禁止通行由此得到交通燈的流程圖，如 圖1-3所示。設(shè)控制器的初始狀態(tài)為S0（用狀態(tài)框表示S0），當S0的持續(xù)時間小于25秒時，甲乙燈的狀態(tài)不

26、變（TL=0）（用判斷框表示TL），控制器保持S0不變。只有當S0的持續(xù)時間等于25秒時，TL=1，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST（用條件輸出框表示ST），并轉(zhuǎn)換到下一個工作狀態(tài)。圖1-3 交通燈的流程圖方案二 用單片機技術(shù)來實現(xiàn)交通燈控制1 、設(shè)計目的通過并行接口8255A實現(xiàn)十字路口交通燈的模擬控制2、設(shè)計思路2. 十字路口交通燈的變化規(guī)律要求:6） 甲道的綠燈，乙道的紅燈同時亮25秒。7） 甲道的黃燈亮5秒，同時乙道的紅燈繼續(xù)亮。8） 甲道的紅燈，乙道的綠燈同時亮25秒。9） 甲道的紅燈繼續(xù)亮，乙道黃燈亮5秒。10） 重復(fù)1)-4）的過程，直到有鍵按下。2.8255A的C口工作為方式0輸出方

27、式，用來控制二極管的狀態(tài)。如果用PA0測試8253定時到信號狀態(tài)，則8255A的A口應(yīng)該工作為方式0輸入方式。3.延時可采用軟件實現(xiàn)，也可以利用8253A定時來實現(xiàn)。參考編程流程圖如圖1-4所示，兩種延時方案在初始化和延時程序的編程上有區(qū)別。4.設(shè)置8253A工作可采用方式0.GATA0+5V,CLK0接1MHz時鐘。當送完8253方式控制字后OUT0輸出低電平，在送完計數(shù)初值后，開始減一計數(shù)，計數(shù)后輸出高電平，8255A測試到高電平后轉(zhuǎn)換燈亮，之后重新對8253初始化，且計數(shù)初值根據(jù)定時長短改變。5.等待鍵盤輸入可采用DOS功能調(diào)用0BH號功能，如: MOV AH,0BH ；有鍵按下則AL=

28、0FFH INT 21H CMP AL,0FFH JZ EDN0 ；有鍵按下轉(zhuǎn)到程序退出處此程序涉及到單片機技術(shù)，由于我們現(xiàn)階段只是學(xué)習(xí)了微機原理及接口技術(shù)這門課程，還未接觸單片機課程，知識有限，所以不采用此方案。圖1-4 編程流程圖3.2單元電路的設(shè)計 3.2.1秒脈沖發(fā)生器 如果要求精度不高，秒脈沖發(fā)生器由555定時器電路及外圍電路組成（是以555定時器組成的多諧振蕩器為基礎(chǔ)連成的），其中R1=15K、R2=68K,C2=10uF的電阻電容值決定了脈沖寬度。既T=(R1+2R2)C2ln2當T=1S，即可湊出R2、R1、C3其中C3=0.01uF是為了保持輸出的波形的穩(wěn)定。如圖1-5所示，

29、 R2=68K、C2=10uF組成一個串聯(lián)RC充放電電路，在555定時器的7腳上輸出一個方波信號，C2上得到一個三角波。此三角波送到2腳輸入端。由555定時器內(nèi)部的比較器和門電路共同作用，維持7腳上的方波信號和3腳上的輸出方波。圖1-5 秒脈沖發(fā)生器原理圖3.2.2定時器 定時器由秒脈沖發(fā)生器（由時鐘脈沖產(chǎn)生器提供）和同步的計數(shù)器構(gòu)成，要求計數(shù)器在狀態(tài)信號ST作用下，首先清零，然后在時鐘脈沖上升沿作用下，計數(shù)器從零開始進行增1計數(shù)，向控制器提供模5的定時信號TY和模25的定時信號TL。計數(shù)器選用集成電路74LS163進行設(shè)計較簡便。，它具有異步清零、同步置數(shù)的功能。74LS163功能表如表3-

30、1所示。表3-1CLK ENPENT 工作狀態(tài)XXX 01111X0111 X X X X 0 X X 0 1 1置零預(yù)置數(shù) 保持保持（ROC=0） 計數(shù)表中是低電平有效的異步清零輸入端，是低電平有效才同步并行置數(shù)控制端，ENP、ENT是計數(shù)使能端，RCO是進位輸出端中,D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，Q0Q 3是數(shù)據(jù)輸出端。設(shè)計如圖1-6所示。 圖1-6 交通燈定時器其工作原理為：由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的秒脈沖CLK分別送給兩個74LS160的計數(shù)脈沖輸入端2處。如圖所示：兩個計數(shù)器的輸入端3.4.5.6分別接地。U2的進位端口15置空。將控制狀態(tài)信號ST分別接到U1和U2的異步清零端。由U2的Q3和

31、Q0連接一個與門接到U1的兩個使能端ENT和ENP端，就可以實現(xiàn)進位的功能。即得到TY和TY非是秒脈沖的5倍；TL和TL非的結(jié)果是秒脈沖的25倍（即實現(xiàn)了定時的功能）。除此，還可以用74LS160來實現(xiàn)這個定時器。設(shè)計思想和74LS163基本相似，設(shè)計如下圖1-7。雖說用此電路設(shè)計比起74LS163簡單一點（就是少一個與非門），但考慮到先前做的時候，有幾個難點知識沒有搞懂，所以一再思考選用了74LS163來完成定時器電路的設(shè)定。 圖1-7 由74LS193構(gòu)成的定時電路3.2.3控制器控制器是交通管理的核心，它應(yīng)該能夠按照交通管理規(guī)則控制信號燈工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。列出控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表1-6

32、所示。選用兩個D觸發(fā)器74LS74做為時序寄存器產(chǎn)生 4種狀態(tài)，控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件為TL和TY，據(jù)表1-1，有四種控制狀態(tài)信號（00表示甲道綠燈亮，乙道紅燈亮；01表示甲道黃燈亮，乙道紅燈亮；11表示甲道紅燈亮，乙道綠燈亮；10表示甲道紅燈亮，乙道黃燈亮）。當控制器處于 00狀態(tài)時，如果TL 0，則控制器保持在00狀態(tài)；如果TL=1（即綠燈亮足25秒），則控制器轉(zhuǎn)換到 01狀態(tài)（這兩種情況與條件TY無關(guān)，所以用無關(guān)項"X"表示）。其余情況依次類推，另外TY=1表示黃燈亮足5秒時間到，就可以列出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號ST。表1-6 控制器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表根據(jù)上表可以推出狀態(tài)方程和轉(zhuǎn)換信號

33、方程，其方法是：將Q1n+1、Q0n+1和 ST為1的項所對應(yīng)的輸人進行相與，“1”用原變量表示，“0”用反變量表示。最后再把各項加起來，即可得到下面的狀態(tài)方程： 根據(jù)以上方程，選用數(shù)據(jù)選擇器 74LS153來實現(xiàn)每個D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)值加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇輸入端作為控制信號即可實現(xiàn)控制器的功能?？刂破髟韴D如圖1-8所示。圖中R、C構(gòu)成上電復(fù)位電路。由兩個雙多路轉(zhuǎn)換器74LS153和一個雙D觸發(fā)器74LS74組成控制器。觸發(fā)器記錄4種狀態(tài)，多路轉(zhuǎn)換器與觸發(fā)器配合實現(xiàn)4種狀態(tài)的相互交換。圖1-8 交通燈控制器其原理為： CLK分別送給U3A和U3B的3端清零端。將TY接

34、入U1的5端和U2的4和5端口；TY非接入U1的4端口。如上圖所示：74LS74兩個D觸發(fā)器作為時序寄存器產(chǎn)生4種狀態(tài)（此狀態(tài)變化順序是00 01 11 10）。選用數(shù)據(jù)選擇器74LS153來實現(xiàn)每個D觸發(fā)器的輸入函數(shù)，將觸發(fā)器的的現(xiàn)態(tài)值加到74LS153的數(shù)據(jù)選擇端作為控制信號，即可實現(xiàn)控制器的功能。74LS153的引腳圖如圖1-9 所示：圖1-9 74LS153的引腳圖1G、2G為兩個獨立的使能端；B、A為公用的地址輸入端；1C01C3和2C02C3分別為兩個4選1數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端；Y1、Y2為兩個輸出端。74LS153功能簡介:當使能端1G（2G）1時，多路開關(guān)被禁止，無輸出，Y0

35、。 當使能端1G（2G）0時，多路開關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼B、A的狀態(tài)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)C0C3送到輸出端Y。BA00則選擇CO數(shù)據(jù)到輸出端，即YC0。B A01 則選擇C1數(shù)據(jù)到輸出端，即YC1，其余類推。3.2.4譯碼電路譯碼器的主要任務(wù)是將控制器的輸出 Q1、 Q0的4種工作狀態(tài)，翻譯成甲、乙車道上6個信號燈的工作狀態(tài)?？刂破鞯臓顟B(tài)編碼與信號燈控制信號之間的關(guān)系如表1-8所示。表中A、B代表甲、乙車道。表1-8 控制器狀態(tài)編碼與信號燈關(guān)系表Q1 Q0AG甲道綠燈AY甲道黃燈AR甲道紅燈BG乙道綠燈BY乙道黃燈 BR乙道紅燈0 01000010 10100011 10011001 0001010 由上表可得以下狀態(tài)表達式：AG甲道綠燈=；AY甲道黃燈=;AR甲道紅燈=；BG乙道綠燈=；BY乙道黃燈=；BR乙道紅燈=；由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了周期性變化的CLK脈沖，一部分送給了定時器的74LS160芯片，另一部分送給了控制器的74LS74芯片。在脈沖ST同時加到定時器74LS160芯片的情況下，通過芯片74LS10將會輸出TY、TY非；TL