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《数字电子技术》交通信号灯控制器

1.总体方案分析与选择

设计要求：1、用红、黄、绿三色发光二极管作为信号灯，设计一个甲

乙两条交叉道路上的信号灯；2、通行时间都为25秒，且绿灯变红灯时，

黄灯先亮5秒；3、黄灯亮时每秒钟闪亮一次；4、要求有时间显示（顺数、

逆数皆可）。

（1）秒脉冲信号发生器

秒脉冲信号发生器是系统中定时器和控制器的标准时钟电源

（2）主控系统（控制器）

在脉冲信号提供的标准电源下，控制甲乙两条道路信号灯的闪烁与定时

系统的倒计时计数器显示一致

（3）定时系统（倒计时计数器）

在脉冲信号提供的标准电源下，控制共阴极七段数码管显示的倒计时与

主控系统控制的红绿灯闪烁一致

（4）显示系统（译码显示电路）

主控系统部分的红绿灯闪烁与倒计时计数器的显示分别通过一片

74LS138N和两片74LS192N芯片进行译码显示，与控制电路相连接，通过芯片

译码后进行显示

2.总体电路设计

2.1秒脉冲信号发生器

秒脉冲信号发生器为系统中定时系统和主控系统提供标准时钟电源

2.2主控系统

在脉冲信号提供的标准电源下，控制甲乙两条道路信号灯的闪烁与定时

系统的倒计时计数器显示一致

2.3定时系统

在脉冲信号提供的标准电源下，控制共阴极七段数码管显示的倒计时与

主控系统控制的红绿灯闪烁一致

2.4显示系统

分别通过一片74LS138N和两片74LS192N芯片进行译码显示，与控制电

路相连接，通过芯片译码后显示主控系统部分的红绿灯闪烁与倒计时计数器

的计时。

3.单元电路设计

3.1秒脉冲信号发生器

秒脉冲产生电路的功能是产生标准秒脉冲信号，由555计时器与RC组成的秒

脉冲信号发生器。接通电源后，电容C被充电，Vc上升，当其上升到2/3Vcc时，

触发器复位，此时输出端为低电平，电容C通过R放电，使Vcc下降，当下降到

1/3Vcc时，触发器被置位，输出d端翻转为高电平，如此周而复始，在输出端就

得到了一个周期性的方波。

3.2主控系统

主控系统分别是由一片74LS161N加法计数器芯片主要控制甲乙两个路口的红

绿灯闪烁。74LS161N是加法计数器，其作用为计数脉冲，将脉冲传递给下一个译

码器。功能为：如果清零端CR=“0”时，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0都会马上

为全“0”，这个时候是异步复位功能。当CR=“1”并且LD=“0”时，CP信号上

升沿作用之后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端

D3，D2，D1，D0的状态一样，这个时候是同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=

“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其

逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。通过74LS161N芯片的CLK引脚，将555

计时器传到74LS192N的脉冲信号同步传给74LS161N芯片，脉冲信号通过芯片和

与非门的转变，传给后面的74LS138N译码器芯片，再通过译码器的转换信号传

给后面的显示系统。通过主控系统控制红绿灯闪烁与定时系统控制的倒计时计数

器显示一致，避免造成交通事故。

3.3定时系统

定时系统的是由两片74LS192N可逆计数器芯片控制两片共阴极七段显示管显

示倒计时实现的。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。74LS192N是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有

清除和置数等功能,可以直接级联而无需外接电路，借位和进位两输出端可级联

递增计数和递减计数其控制电路为两片74LS192N芯片将555计时器传来的脉冲

信号通过芯片和与非门的转换，传给后面的74LS48D译码器，译码器经过译码再

传递给后面的倒计时计数器共阴极七段数码管进行显示。

3.4显示系统（译码电路）

显示系统由甲乙两个路口红绿灯显示电路和倒计时计数器共阴极七段数码管

显示电路组成。红绿灯显示电路由一片74LS138N芯片以及各类与非门、非门构

成译码电路，将秒脉冲信号发生器产生的脉冲信号经