數(shù)電課程設(shè)計(jì)——簡易交通燈控制邏輯電路

1、<p>　　簡易交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　要求實(shí)現(xiàn)邏輯功能，在1-3狀態(tài)循環(huán)。</p><p>　　1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間15s；</p><p>　　2、東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間5s；</p>&l

2、t;p>　　3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間l0s；</p><p>　　4、如果發(fā)生緊急事件，可以手動(dòng)控制四個(gè)方向紅燈全亮。</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p><b>　　1、分解任務(wù)要求</b></p><p>　　任務(wù)要求實(shí)際上就是4個(gè)狀態(tài)，

3、不妨設(shè)：</p><p>　　S1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間15s；</p><p>　　S2、東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間5s；</p><p>　　S3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間l0s；</p><p>　　S4、如果發(fā)生緊急事件，可以手動(dòng)控制四個(gè)方向紅燈全亮。</p><p><b

4、>　　【表1】</b></p><p>　　主電路狀態(tài)與指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p>　　注:R，G，B＝紅，綠，黃燈。</p><p>　　根據(jù)【表1】可知，設(shè)計(jì)電路只需要5組輸出端控制指示燈，指示燈都是以2個(gè)或4個(gè)一組?？傆?jì)需要個(gè)燈。</p><p>　　2、輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計(jì)（顯示電路）</p><

5、;p><b>　　【圖1】</b></p><p><b>　　顯示電路設(shè)計(jì)▲</b></p><p><b>　　3、主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、佟⒅麟娐穼?shí)現(xiàn)S1→S2→S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，</p><p>　　↑ ↓</p>&l

6、t;p>　?、凇⒘硗饪梢栽谌魏我粋€(gè)狀態(tài)進(jìn)入S4，并能恢復(fù)正常工作狀態(tài)。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)①、②可以用觸發(fā)器，也可以用鎖存器或使能電路。</p><p>　?、?、實(shí)現(xiàn)S1＝15S，S2＝5S，S3＝10S</p><p><b>　　方案一</b></p><p>　?、?、S1-S3使用2個(gè)SR鎖存器，設(shè)置0

7、0，01，10三個(gè)狀態(tài)。</p><p>　?、?、S4使用觸發(fā)器，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，觸發(fā)器由“0”進(jìn)入S4狀態(tài)“1”后，在解除緊急時(shí)，恢復(fù)“0”，進(jìn)入S1狀態(tài)。</p><p>　?、?、使用4個(gè)JK觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)16位計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　?、?、S1-S3使用2個(gè)7473替代的

8、T觸發(fā)器。</p><p><b>　　【圖2】</b></p><p>　　1個(gè)7473替代的T觸發(fā)器▲</p><p>　　JK觸發(fā)器包含SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器的功能，J=K=T，則得到T觸發(fā)器。</p><p>　　②、S4使用或門、非門實(shí)現(xiàn)，從【表1】可知：</p><p>　　(不能出現(xiàn)紅

9、綠同時(shí)亮的情況)</p><p>　　(不能出現(xiàn)紅黃同時(shí)亮的情況)</p><p>　　(不能出現(xiàn)紅綠同時(shí)亮的情況)</p><p>　　③、使用74192同步可逆10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（8421碼）2個(gè)</p><p><b>　　方案對(duì)比</b></p><p><b>　　【表2】<

10、/b></p><p>　　綜合考慮，為使電路簡化、運(yùn)行穩(wěn)定，選用方案二。</p><p>　　三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　【圖3】</b></p><p><b>　　總體模塊設(shè)計(jì)▲</b></p><p>　　1、時(shí)鐘控制系統(tǒng)：使用上升時(shí)

11、序，個(gè)位、十位兩片74192。進(jìn)位關(guān)聯(lián)使用個(gè)位TCU＝十位UP實(shí)現(xiàn)（Terminal Count Up (Carry) Line）。數(shù)據(jù)狀態(tài)通過判斷條件進(jìn)入選擇器74153。判斷條件成立后執(zhí)行清零。</p><p>　　2、時(shí)序Sx控制：使用7473改裝的TFF2個(gè)，實(shí)現(xiàn)S1→S2→S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　↑ ↓</p><p>　　3、

12、判斷時(shí)鐘、Sx：判斷74192和7473的狀態(tài)，滿足條件輸出74192的清零使能和7473的CLK信號(hào)。</p><p>　　4、翻譯Sx－LED，翻譯S1、S2、S3對(duì)應(yīng)LED的5個(gè)狀態(tài)：</p><p>　　5、輸出調(diào)整電路，令緊急電平開關(guān)控制LED的狀態(tài)。</p><p>　　四、總電路工作原理及元器件清單</p><p><b&

13、gt;　　1．總原理圖</b></p><p><b>　　【圖4】</b></p><p>　　2．電路完整工作過程描述（總體工作原理）</p><p><b>　　【圖5】</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)線分配▲</b></p><

14、p><b>　　【表3】</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)線連接</b></p><p><b>　　【表4】</b></p><p>　　74192工作狀態(tài)（個(gè)位）</p><p><b>　　注：不填＝0</b></p>&

15、lt;p><b>　　【表5】</b></p><p>　　74192(2)工作狀態(tài)（十位）</p><p><b>　　注：不填＝0</b></p><p><b>　　【表6】</b></p><p>　　7473工作狀態(tài)（雙T觸發(fā)器）</p><

16、p>　　用JKFF構(gòu)成TFF</p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　使2個(gè)T觸發(fā)器的4狀態(tài)循環(huán)變?yōu)?狀態(tài)循環(huán)，使用作系統(tǒng)狀態(tài)。</p><p>　　由選擇器74153判斷。</p><p><b>　　【圖6】</b></p><p><

17、b>　　狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖▲</b></p><p><b>　　【表7】</b></p><p>　　74153工作狀態(tài)（數(shù)據(jù)選擇器）</p><p><b>　　【圖7】</b></p><p>　　74153 Turth Table▲</p><p><

18、b>　　【圖8】</b></p><p>　　74153 Logic Symbol▲</p><p><b>　　【表8】</b></p><p>　　74138工作狀態(tài)（3-8線譯碼器）</p><p>　　由于74138輸出的是而不是，另外需要實(shí)現(xiàn)+的邏輯，所以增加G6～G1來調(diào)整線路。后一頁附圖。

19、</p><p><b>　　【圖9】</b></p><p>　　74138 Turth Table▲</p><p><b>　　【圖10】</b></p><p>　　74138 Connection Diagrams▲</p><p><b>　　【圖11】

20、</b></p><p>　　輸出調(diào)整電路（G6～G10）▲</p><p><b>　　【表9】</b></p><p><b>　　3．元件清單</b></p><p><b>　　五、仿真調(diào)試與分析</b></p><p>　　仿真使用

21、EWB5.12。</p><p><b>　　1、仿真技巧</b></p><p>　　仿真過程中遇到了很多的問題，在遇到問題后根據(jù)除出現(xiàn)的情況按照邏輯真值表進(jìn)行調(diào)整。使用EWB5.12的一些技術(shù)或仿真中的事項(xiàng)標(biāo)記如下：</p><p>　?、佟⒃{(diào)整：雙擊原件即可調(diào)整原件參數(shù)。如果在運(yùn)行狀態(tài)，這個(gè)操作會(huì)導(dǎo)致總電源的關(guān)閉。</p>

22、<p>　?、?、EWB中有紅綠藍(lán)三色燈，而紅綠燈需要紅綠黃三色，所以模擬中用藍(lán)燈代替黃燈。</p><p><b>　?、邸⒔泳€問題：</b></p><p>　　當(dāng)且僅當(dāng)元件、結(jié)點(diǎn)不移動(dòng)的情況下，連線不移動(dòng)，新接連線會(huì)自動(dòng)調(diào)整，可用鼠標(biāo)移動(dòng)到線上拖動(dòng)，若線上出現(xiàn)小方框，說明線太密，不能移動(dòng)。</p><p>　　連線不能傾斜，全

23、部橫向或豎向。</p><p>　　當(dāng)?shù)谌c(diǎn)需要連接在線上是，可以從端點(diǎn)拖動(dòng)到線上。EWB不允許出現(xiàn)懸空線，也不允許從導(dǎo)線開始延伸到端點(diǎn)。</p><p>　　要連接兩條懸空線AB，可以先利用第三個(gè)端點(diǎn)E引一條線到B，再移動(dòng)E上的線到A。再棄置E。</p><p>　?、?、器件、結(jié)點(diǎn)圈選以后可以整體移動(dòng)。圈內(nèi)的器件、結(jié)點(diǎn)相對(duì)位置不會(huì)移動(dòng)，導(dǎo)線兩端均在圈內(nèi)則不移動(dòng)，導(dǎo)

24、線兩端在圈外亦不移動(dòng)。導(dǎo)線一端在圈內(nèi)，一端在圈外則會(huì)自動(dòng)調(diào)整。</p><p>　?、?、調(diào)試、連線過程中使用額外的指示燈，并給跨芯片導(dǎo)線編號(hào)有利于檢錯(cuò)。</p><p><b>　　2、仿真記錄：</b></p><p>　　仿真過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題，電路運(yùn)行正常，“五1⑤”的指示燈狀態(tài)與LED紅綠燈運(yùn)行狀態(tài)匹配。</p><

25、p><b>　　【表10】</b></p><p>　　仿真中的關(guān)鍵邏輯電平記錄</p><p><b>　　全部高電平有效</b></p><p>　　1＝High Level</p><p>　　0＝Low Level</p><p>　　X＝Don’t Care&

26、lt;/p><p><b>　　—＝None</b></p><p>　　0-5=0 To 5</p><p><b>　　【圖12】</b></p><p><b>　　仿真截圖</b></p><p><b>　　見下一頁</b>&

27、lt;/p><p>　　附表：文中圖、表目錄</p><p>　　7473雙j-k觸發(fā)器(帶清除端)</p><p><b>　　負(fù)邊沿J-K觸發(fā)器</b></p><p>　　Dual JK FF(Clr)</p><p><b>　　JKFF</b></p>&

28、lt;p><b>　　7473</b></p><p><b>　　JK觸發(fā)器</b></p><p>　　7473替代的T觸發(fā)器</p><p>　　JK觸發(fā)器包含SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器的功能</p><p>　　J=K=T，則得到T觸發(fā)器。</p><p>　　747

29、3替代的T觸發(fā)器</p><p><b>　　T觸發(fā)器</b></p><p>　　74138 3-8線譯碼器/多路轉(zhuǎn)換器</p><p>　　雙列直插16腳3-8線譯碼器</p><p>　　3-to-8 DEC</p><p>　　3-To-8-Line Demultiplexer</

30、p><p>　　Decoder/Demultiplexer</p><p>　　使能端S0＝1，使能；S0＝0，禁止。</p><p>　　S2＝S3＝0使能，S2+S3＝1禁止。</p><p>　　輸出Y0—Y7為低電平有效。</p><p>　　74153雙4選1數(shù)據(jù)選擇器/多路選擇器</p><

31、p>　　Dual 4-to-1 Data Sel/MUX</p><p>　　Dual 4-input Multiplexer</p><p><b>　　74153</b></p><p>　　74192同步可逆計(jì)數(shù)器(bcd,二進(jìn)制)</p><p>　　PRESETTABLE BCD/DECADE UP/DO