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十字路口交通燈控制實驗
一、實驗要求
1、設計一個十字路口交通燈控制電路，要求主干道與支干道交替通行。主干道通行時，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，時間為20秒。 支干道通行時，支干道綠燈亮，主干道紅燈亮，時間為10秒。
2、每次綠燈變紅燈時，要求黃燈先亮5秒鐘。此時另一路口紅燈也不變。
3、黃燈亮時，要求黃燈閃爍，頻率為1Hz。
二、分析
（1）電路采用倒計時電路，則必須有秒脈沖發生器，而第3個要求：黃燈閃爍時，頻率為1Hz,可知閃爍的頻率實際也可以由秒發生器來提供，這樣電路可以得到簡化。
（2）主干道綠燈和支干道紅燈亮20秒，同時主干道紅燈和支干道綠燈是不亮的；主干道紅燈和支干道綠燈亮10秒，同時主干道綠燈和支干道紅燈也是不亮的，因此在這里可采用觸發器來控制紅綠燈變換，每接收一個脈沖，紅綠燈交替即可。
（3）倒計時可采用CD40192來實現，兩位計數用的數碼管，則需要2個計數器和2個譯碼器，在這里可采用通用的CD4511作為譯碼器。
（4）最難設計的是20秒和10秒交替如何實現呢？計數器的預置數變成2個（10秒和20秒），若采用2組計數器，則控制無法統一，若采用一組計數器，每個紅綠燈變換周期都要有2次預置數的更替，這個問題能夠解決，設計就會實現。在這里可采用紅綠燈變換的同時，由觸發器發出更新預置數指令的方法，這樣可圓滿達到設計目的。
三、實驗原理介紹
電路參考如圖1所示，整個電路由秒脈沖發生器、計數器電路、數碼管驅動電路、雙穩態觸發器、檢測控制電路組成。秒脈沖發生器由NE555和R10、R1、C1等元件組成，為了便于觀察效果，這里的秒脈沖發生器稍快一些，增大R1或C1都可以減慢計數速度。秒脈沖由NE555的第3管腳輸出，一路直接輸入CD40192作為計數脈沖，另一路經過R9、VT7控制黃燈的閃爍。
CD40192是十進制計數器，有正計時和倒計時功能，脈沖信號由4管腳接入則實現倒計時功能（由5管腳接入會實現正計時），P3、P2、P1、P0是預置數輸入端口，11管腳高電平，處于計數狀態，11管腳低電平，計數器則會讀入預置數，可知20秒和10秒就是由這個端口讀入的，預置數中不管是20還是10，個位數都是0，雙穩態觸發器更新預置數，其實只需更新十位數就可以，將“2”換成“1”，或者將“1”換成“2”，這個功能是由三極管VT4和VT5來實現的，計數器由Q3、Q2、Q1、Q0端口輸出，后面經譯碼器驅動七段數碼管顯示時間。
在整個電路中至關重要的是檢測控制電路，它主要是由二極管和三極管構成，每當計數器輸出0的時候，其13管腳會輸出借位信號，假如U3、U4同時輸出借位信號，則意味著此時數碼管正好顯示“00”，恰好是紅綠燈交替時刻，由此可知，正是D2、D3檢測到信號，并將這個信號轉換為脈沖信號，通過VT2、VT3傳送至雙穩態觸發器，這個雙穩態觸發器由74LS74和R8C2組成，第5、6管腳是輸出端，一路控制主干道綠燈和支干道紅燈，另一路控制主干道紅燈和支干道綠燈。除了D2D3剩余的7只二極管（4148）用于檢測電路是否是“00-05”，如果是的話，三極管VT6截止，秒脈沖通過三極管VT7控制黃燈處于閃爍狀態。
說明：
1、上電后，如果數碼管顯示“99”或者比較大的數，可按下復位按鍵，計數器會從“20”或“10”開始計數，經半個周期，電路進入正常運轉。
2、數碼管采用共陰極接法，3、8管腳是公共端（負極）。
3、CD4511 是一片 CMOS BCD譯碼器（驅動器），用于驅動共陰極 LED 數碼管。ABCD：二進制數據輸入端；/BI：輸出消隱控制端；LE：數據鎖定控制端；/LT：燈測試端；Ya~Yg：數據輸出端；VDD：電源正；VSS：接地。
5、本電路5-10伏直流電源均可正常工作。
四、實驗步驟
1、分析題目任務
2、熟悉參考電路里面所有電子元器件，查閱芯片手冊，掌握芯片功能、引腳定義、電源要求、典型電路（建議仿真典型電路，輔助掌握芯片的工作原理）。
3、按照信號的流向分模塊進行功能仿真。
仿真原理圖如下（Multisim仿真工程文件可到本帖附件中下載）
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