数电课程设计——简易交通灯控制逻辑电路

精品文档---下载后可任意编辑 课程名称： 数字电子技术课程设计 题 目： 简易交通灯控制逻辑电路 学生姓名： 陈卓斌 专 业： ____________ 班 级： ____________ 学 号： ____________ 指导老师： ____________ 日 期： 2024 年 01 月 09 日 精品文档---下载后可任意编辑 课 程 设计 任务书 一、 设计题目 简易交通灯控制逻辑电路设计 二、 主要内容及要求 要求实现逻辑功能： 1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。 2、东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。 3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。 4、假如发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 三、 进度安排 1、2024.01.01-2024.01.07 复习归纳触发器、计数器的逻辑功能 2、2024.01.08 查找常用器件的资料，包括： 型号 中文名称 英文名称 7473 双j-k触发器(带清除端) Dual JK FF(Clr) 7474 正沿触发双d型触发器(带预置端和清除端) Dual D-type FF(pre,clr) 74138 3-8线译码器/多路转换器 3-To-8-Line Demultiplr 74153 双4选1数据选择器/多路选择器 Dual 4-to-1 Data Sel/MUX 74192 同步可逆计数器(bcd,二进制) Synchronous Up/Down Counter 3、2024.01.09 使用EWB5.12辅助设计电路，并进行调试。完成任务设计书。 四、 总评成绩 精品文档---下载后可任意编辑 简易交通灯控制逻辑电路设计 一、设计任务与要求 要求实现逻辑功能，在1-3状态循环。 1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s； 2、东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s； 3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s； 4、假如发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 二、方案设计与论证 1、分解任务要求 任务要求实际上就是4个状态，不妨设： S1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s； S2、东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s； S3、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s； S4、假如发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 【表1】 主电路状态与指示灯状态转换 主电路 状态 S1R S1G S2Y S3R S3G S1 1 1 S2 1 S3 1 1 S4 1 1 灯数 南北R＝2 东西G＝2 东南西北Y＝4 东西R＝2 南北G＝2 注:R，G，B＝红，绿，黄灯。 根据【表1】可知，设计电路只需要5组输出端控制指示灯，指示灯都是以2个或4个一组。总计需要个灯。 2、输出指示灯状态设计（显示电路） 【图1】 显示电路设计▲ 3、主电路设计 ①、主电路实现S1→S2→S3状态的转换， ↑↓ ②、另外可以在任何一个状态进入S4，并能恢复正常工作状态。 实现①、②可以用触发器，也可以用锁存器或使能电路。 ③、实现S1＝15S，S2＝5S，S3＝10S 方案一 ①、S1-S3使用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态。 ②、S4使用触发器，当出现紧急情况，触发器由“0”进入S4状态“1”后，在解除紧急时，恢复“0”，进入S1状态。 ③、使用4个JK触发器，实现16位计数。 方案二 ①、S1-S3使用2个7473替代的T触发器。 【图2】 1个7473替代的T触发器▲ JK触发器包含SR触发器和T触发器的功能，J=K=T，则得到T触发器。 ②、S4使用或门、非门实现，从【表1】可知： (不能出现红绿同时亮的情况) (不能出现红黄同时亮的情况) (不能出现红绿同时亮的情况) ③、使用74192同步可逆10进制计数器（8421码）2个 方案对比 【表2】 方案 项目 实现方法 优点 缺点 一 ①S1-S3 2个锁存器 简单 电平触发，与时钟信号不匹配 ②S4 触发器 解除紧急（S4）后指定回到S1 ③T 4个JK触发器 复杂 二 ①S1-S3 2个T触发器 下降脉冲触发，与时钟信号匹配 ②S4 或门、非门 解除紧急（S4）后回到S1/S2/S3任一状态，不固定 ③T 2个74192计数器 容易处理，可显示数值 综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。 三、单元电路设计与参数计算 【图3】 总体模块设计▲ 1、时钟控制系统：使用上升时序，个位、十位两片74192。进位关联使用个位TCU＝十位UP实现（Terminal Count Up (Carry) Line）。数据状态通过推断条件进入选择器74153。推断条件成立后执行清零。 2、时序Sx控制：使用7473改装的TFF2个，实现S1→S2→S3状态的转换。 ↑↓ 3、推断时钟、Sx：推断74192和7473的状态，满足条件输出74192的清零使能和7473的CLK信号。 4、翻译Sx－LED，翻译S1、S2、S3对应LED的5个状态： 5、输出调整电路，令紧急电平开关控制LED的状态。 四、总电路工作原理及元器件清单 1．总原理图 【图4】 精品文档---下载后可任意编辑 精品文档---下载后可任意编辑 2．电路完整工作过程描述（总体工作原理） 【图5】 数据线分配▲ 【表3】 数据线连接 序号 名称 触发方式 条件 输出源 输入 ① A(Emergency) 1 紧急状态信号 “紧急” 电平开关 74138[3]C G9[1]G10[1] ② B/74192 1 推断个位达到5 74192[G0] 74153[B] ③ C/74192(2) 1 推断十位达到1 74192(2)[3]QA 74153[4]1C2 [11]2C1[13]2C3 ④ TCU(Terminal Count Up (Carry) Line) ↑ 个位从9→0同时输出一个脉冲 74192[12]CO’ 或称TCU’ 74192(2)[5]UP 或称CPU ⑤ ECLR/74153 清零使能 1 B、C/74192 Q0、Q1/7473 的逻辑函数 74153[G4] 74192[G1] 74192(2)[G2] ⑥ Q0/7473 0,1 状态触发条件 7473[12]1Q 74138[1]A 74153[14]A ⑦ Q1/7473 0,1 状态触发条件