基于扭环形计数器设计交通信号灯自动控制电路

第2 1卷第 1 0期Vo 1 . 2 1No . 1 0

电子设计工程El e c t r o ni c De s i g n En g i n e e r i n g

2 0 1 3年 5月Ma v . 2 01 3

基亏扭环彤计数器设计交通信号灯自动控制电路杨海明，孔维成，李悦，王宏干，曹学军(总参通信训练基地河北宣化 0 7 5 1 0 0 )摘要：为了提高学生的数字电子技术综合实践能力，设计交通信号灯自动控制数字电子技术实验电路。选用 D触发

器和 5 5 5定时器作为主要器件。利用组合逻辑电路、时序逻辑电路和 5 5 5定时器等方面的数字电路理论，将扭环形计数器应用到十字路口交通信号灯自动控制电路中。并利用 Mu h i s i m作为设计工具进行仿真。关键词：扭环形计数器；约翰逊计数器；交通信号灯； Mu h i s i m 中图分类号： T N 7 9 文献标识码： A 文章编号：1 6 7 4— 6 2 3 6 ( 2 0 1 3 ) 1 0— 0 1 1 0— 0 2

Ba s e d o n t he t wi s t r i ng c o u nt e r de s i g n t r a f ic f l i g h t a ut o ma t i c c o nt r o l c i r c ui tY A N G Ha i - m i n g,K O N G We i - c h e n g, L I Y u e, WA N G H o n g - g a n, C A O X u e￣ u n

( G e n e r￣s t o fC o mm u n i c a t i o n T r a i n i n g B a s e, X u a n h u a 0 7 5 1 0 0, C h i n a )Ab s t r a c t: I n o r d e r t o i mp r o v e p r a c t i c a l a b i l i t y f o r s t u d e n t s o f d i g i t a l e l e c t r o n i c t e c h n o l o g y,d e s i g n t r a f i c s i g n a l c o n t r o l c i r c u i t o f d i g i t l a e l e c t r o n i c t e c h n o l o y g e x p e ime r n t s . C h o o s e D l f i p - l f o p a n d 5 5 5 t i me r

a s t h e ma i n d e v i c e . Wi t h he t d i g i t a l c i r c u i t t h e o r y o f c o mb i n a t i o n a l l o g i c c i r c u i t a n d t h e s e q u e n t i a l l o g i c l a c i r c u i t a n d 5 5 5 t i me r,a n t o r s i o n r i n g c o u n t e r b e a p p l i e d t o t h e i n t e se r c t i o n t r a f i c s i na g l l i g h t a u t o ma t i c c o n t r o l c i r c u i t . i f n a l l y, b a s e d o n t h e c i r c u i t s i mu l a t i o n t o o l o f Mu l t i s i m s i mu l a t e t r a f i cl i g h t a u t o ma t i c c o n t r o l c i cu r i t .

Ke y wo r d s: t wi s t r i n g c o u n t e r; J o h n s o n c o u n t e r;t r a f i c l i g h t s;Mu h i s i m

数字电子技术是电类专业重要的专业基础课。数字电子技术实验是学好数字电子技术的关键，也是将数字电子技术

2交通信号灯自动控制电路设计根据交通规则，绿灯亮时，车辆可以通行，红灯亮时车辆禁止通行，黄灯亮时已经进入十字路口的车辆可以继续通

知识融会贯通的重要环节。文中针对要综合运用数字电子技术综合知识的实验要求，设计了交通信号灯自动控制的数字电子技术实验电路。电路利用组合逻辑电路、时序逻辑电路和5 5 5定时器等方面的数字电路理论 .将扭环形计数器应用到十字路口交通信号灯自动控制电路中，并利用 Mu l t i s i m软件进行了仿真。

行.其余的依次等待，直至绿灯亮时方可通行。具体信号灯定义如表 1所示。表 l交通信号灯定义Ta b. 1 Tr a fi c l i g h t s de in f i t i o n

南北方向信号灯

东西方向信号灯G 2一绿灯R 2

一红灯

1扭环形计数器扭环形计数器【】 - 3] (也称为约翰逊计数器 ),图 1为 D触发

G 1一绿灯R1一红灯

器组成的 4位扭环形计数器。扭环形计数器的反馈逻辑函数

Y1一黄灯

Y 2一黄灯

为： O o= Q,所以 n位移位寄存器可构成模为 2 n的扭环形计数器。由于扭环形计数器在每次状态转换时只有一位触发器改变状态 .因而在将电路状态进行译码时不会产生竞争一冒 险现象。

这些信号灯要并行工作 .且亮灭的时间周期不同 .即： G 、兄：同时亮 5个单位时间； Y。、 R 2同时亮 1个单位时间；。、

G:同时亮 5个单时间；R。、 Y 同时亮 1个单位时间。从

而可以看出两个方向同时亮，且颜色不同，每个方向的灯总共亮 1 2个单位时间，此为一个周期。其中为 6个单位时间， G为 5个， l,为 1个单位时间，为了完成 1 2个单

位时间的控制，采用一个 6位扭环形计数器来实现，并将C P

每一个脉冲周期定为一个单位时间。根据题目的分析，列图1 D触发器组成的 4位扭环形计数器

出扭环形计数器和交通信号灯的真值表 (见表 2 ),并写出

F i g .1 D li f p— l f o p c o mp o s e d o f 4 b i t t wi s t r i n g c o u n t e r

逻辑表达式为： R = Q t、 R 2= Q 、 G -= Q Q 6、 G 2= Q| Q 6、 Y 1= Q I Q 6、Y 2= p 1 Q 6。

收稿日期： 2 0 1 2— 1 2— 1 8 1 1 0—

稿件编号： 2 0 1 2 1 2 1 3 9

研究方向：电子与通信技术。 作者简介：杨海明 ( 1 9 7 8一),男，山东鄄城人，硕士，讲师。一