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华北科技学院课程设计 简易交通灯控制逻辑电路设计报告 目录 一、设计任务和要求 ???????????????? 2 二、设计目的 ??????????????????? 2 三、设计方案选择 ????????????????? 2 四、单元电路的选择设计 ?????????????? 5 1.秒脉冲电路的选择设计 ????????????? 5 2.计时器电路的选择设计 ????????????? 7 3.状态控制器电路的选择设计 ?????“????? 8 4.时钟、状态控制判断系统电路的选择设计 ?????10 5.状态翻译电路的选择设计 ???????????13 6.输出调整电路的选择设计 ???????????14 7.紧急开关设计 ?????????????????15 8.信号灯系统电路设计 ??????????????16 五、系统的调试与仿真 ????????????????16 1.调试软件 ???????????????????16 2.仿真电路的联成 ??????????“?????16 3.电路的调试 ??????????????????18 六、心得体会 ???????????????????21 七、元件列表 ???????????????????22 八、参考书 ????????????????????23 1 华北科技学院课程设计 一、 设计任务和要求 设计一个简易交通灯控制逻辑电路，要求： 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10s。 4、如果发生紧急事件，可以动手控制四个方向红灯全亮。 二、 设计目的 1、进一步熟悉和掌握数字电子电路的设计方法和步骤 2、进一步将理论和实践相结合 3、熟悉和掌握仿真软件的应用 三、设计方案选择 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：如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 2 华北科技学院课程设计 【表1】主电路状态与指示灯状态转换 主电路要实现S1→S2→S3状态的循环转换，而且可以在任何一个状态进入S4，并能恢复正常工作状态。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。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： G1=S3+S4 3 华北科技学院课程设计 R2=S1·~S4 Y=S2·~S4 R1=S3+S4 G2=S3·~S4 ③、使用74192同步可逆10进制计数器（8421码）2个 方案比较 方案一、优点：状态转换简单； 解除紧急（S4）后指定回到S1； 缺点：电平触发，与时钟信号不匹配； 方案二、优点：下降脉冲触发，与时钟信号匹配； 容易处理，可显示数值； 缺点：解除紧急（S4）后回到S1/S2/S3任一状态，不固定； 综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。 方案框图 4 华北科技学院课程设计 1、计时器：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）。数据状态通过判断条件进入选择器74S153。判断条件成立后执行清零。 2、时序Sx控制：使用74LS73改装的T触发器2个，实现S1→S2→S3状态的循环转换。 3、判断时钟、Sx：判断74192和74LS73的状态，满足条件输出74192的清零使能和74LS73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、单元电路的选择设计 1、秒脉冲电路的选择设计 ①秒脉冲可以由函数信号发生器产生，也可以由555定时器组成多谐振荡器产生。 ②本实验采用555定时器组成的多谐振荡器，采用如图所示的接法，引入了二极管D1和D2，电容的充电电流和放电电流流经不同的路径，充电电流只流经R1，放电电流只流经R2，因此电容的充电时间变为T1=R1Cln2，放电时间变为T2=R2Cln2，故得脉冲的占空比为q=R1/(R1+R2)，若取R1=R2，则q=50%