十字路口交通灯控制实验
一、实验要求
1、设计一个十字路口交通灯控制电路，要求主干道与支干道交替通行。主干道通行时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为20秒。 支干道通行时，支干道绿灯亮，主干道红灯亮，时间为10秒。
2、每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5秒钟。此时另一路口红灯也不变。
3、黄灯亮时，要求黄灯闪烁，频率为1Hz。
二、分析
（1）电路采用倒计时电路，则必须有秒脉冲发生器，而第3个要求：黄灯闪烁时，频率为1Hz,可知闪烁的频率实际也可以由秒发生器来提供，这样电路可以得到简化。
（2）主干道绿灯和支干道红灯亮20秒，同时主干道红灯和支干道绿灯是不亮的；主干道红灯和支干道绿灯亮10秒，同时主干道绿灯和支干道红灯也是不亮的，因此在这里可采用触发器来控制红绿灯变换，每接收一个脉冲，红绿灯交替即可。
（3）倒计时可采用CD40192来实现，两位计数用的数码管，则需要2个计数器和2个译码器，在这里可采用通用的CD4511作为译码器。
（4）最难设计的是20秒和10秒交替如何实现呢？计数器的预置数变成2个（10秒和20秒），若采用2组计数器，则控制无法统一，若采用一组计数器，每个红绿灯变换周期都要有2次预置数的更替，这个问题能够解决，设计就会实现。在这里可采用红绿灯变换的同时，由触发器发出更新预置数指令的方法，这样可圆满达到设计目的。
三、实验原理介绍
电路参考如图1所示，整个电路由秒脉冲发生器、计数器电路、数码管驱动电路、双稳态触发器、检测控制电路组成。秒脉冲发生器由NE555和R10、R1、C1等元件组成，为了便于观察效果，这里的秒脉冲发生器稍快一些，增大R1或C1都可以减慢计数速度。秒脉冲由NE555的第3管脚输出，一路直接输入CD40192作为计数脉冲，另一路经过R9、VT7控制黄灯的闪烁。
CD40192是十进制计数器，有正计时和倒计时功能，脉冲信号由4管脚接入则实现倒计时功能（由5管脚接入会实现正计时），P3、P2、P1、P0是预置数输入端口，11管脚高电平，处于计数状态，11管脚低电平，计数器则会读入预置数，可知20秒和10秒就是由这个端口读入的，预置数中不管是20还是10，个位数都是0，双稳态触发器更新预置数，其实只需更新十位数就可以，将“2”换成“1”，或者将“1”换成“2”，这个功能是由三极管VT4和VT5来实现的，计数器由Q3、Q2、Q1、Q0端口输出，后面经译码器驱动七段数码管显示时间。
在整个电路中至关重要的是检测控制电路，它主要是由二极管和三极管构成，每当计数器输出0的时候，其13管脚会输出借位信号，假如U3、U4同时输出借位信号，则意味着此时数码管正好显示“00”，恰好是红绿灯交替时刻，由此可知，正是D2、D3检测到信号，并将这个信号转换为脉冲信号，通过VT2、VT3传送至双稳态触发器，这个双稳态触发器由74LS74和R8C2组成，第5、6管脚是输出端，一路控制主干道绿灯和支干道红灯，另一路控制主干道红灯和支干道绿灯。除了D2D3剩余的7只二极管（4148）用于检测电路是否是“00-05”，如果是的话，三极管VT6截止，秒脉冲通过三极管VT7控制黄灯处于闪烁状态。
说明：
1、上电后，如果数码管显示“99”或者比较大的数，可按下复位按键，计数器会从“20”或“10”开始计数，经半个周期，电路进入正常运转。
2、数码管采用共阴极接法，3、8管脚是公共端（负极）。
3、CD4511 是一片 CMOS BCD译码器（驱动器），用于驱动共阴极 LED 数码管。ABCD：二进制数据输入端；/BI：输出消隐控制端；LE：数据锁定控制端；/LT：灯测试端；Ya~Yg：数据输出端；VDD：电源正；VSS：接地。
5、本电路5-10伏直流电源均可正常工作。
四、实验步骤
1、分析题目任务
2、熟悉参考电路里面所有电子元器件，查阅芯片手册，掌握芯片功能、引脚定义、电源要求、典型电路（建议仿真典型电路，辅助掌握芯片的工作原理）。
3、按照信号的流向分模块进行功能仿真。
仿真原理图如下（Multisim仿真工程文件可到本帖附件中下载）
十字路口交通灯控制实验电路仿真.zip
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