74LS190交通灯控制电路的设计与仿真课程设计剖析.docVIP

..... word格式.整理版 目录 一、课程设计时间…… …… …… …… ……1 二、课程设计题目…… …… …… …… ……1 三、设计任务、要求及器件…… …… ……1 四、课程设计的电路及工作原理…… …… …2 五、设计中出现的问题…… …… …… ……8 六、心得体会…… …… …… …… …… …8 一、课程设计时间：5月25 日 、 5月 27日 、 6月1日 、 6月 3日 二、课程设计题目：交通灯控制电路的设计与仿真 三、设计任务、要求及器件 1、 设计任务与要求 1）、能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态，用两组红、黄、绿三色灯来表示两个方向上的交通灯; 2）、能实现正常的倒计时功能，用两组数码管作为东西和南北方向的到计时显示，并且对红、绿灯的时间可调，在每次由绿灯变成红灯或相反的过度转换过程中，要亮黄灯2秒作为过渡； 3）、能实现由手动控制红、绿的状态，即达到能手动切换交通灯的特殊状态的功能； 2、 用的器件及芯片，见表一 表一 数码管 脉冲源 逻辑与门 逻辑或门 逻辑或门 灯 电平开关 开关 四、课程设计的电路及工作原理 交通灯控制电路主要由循环部分电路、减数器和显示（数码管）等部分组成。用到的信号是时钟信号，脉冲发生器是提供给该系统中减数器的标准时钟信号源，循环电路部分是系统的主要部分，由它控制定红、黄绿、灯的往复工作，减数器与数码管组成不同进制与时间显示。即74194输出用于点亮红、黄、绿灯和控制灯点亮同时进行的倒计数，倒计数及灯点亮时间的设置可由74190完成，手动脉冲和74190的进位输出脉冲又可用于去激励74194进位输出，如此往复形成红绿灯的循环点亮控制。 1、往复循环电路及原理 在设计中用到起移位作用的芯片是双向移位寄存器74LS190，用此芯片来控制灯的移动，可搭建出单循环和往复循环两种结构电路。 双向移位寄存器74194 为 4 位双向移位寄存器，其主要电特性的典型值如下： 当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QD）均为低电平。当工作方式控制端（S0、S1）均为高电平时，在时钟（CLOCK）上升沿作用下，并行数据（A－D）被送入相应的输出端QA－QD。此时串行数据（DSR、DSL）被禁止。当S0 为高电平、S1 为低电平时，在CLOCK上升沿作用下进行右移操作，数据由DSR送入。当S0 为低电平、S1 为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行操作，数据由DSR送入。当 S0 和 S1 均为低电平时，CLOCK 被禁止。对于 54（74）194，只有当 CLOCK 为高电平时 S0 和 S1 才可改变。 引出端符号：CLOCK 时钟输入端 CLEAR 清除端（低电平有效）A－D 并行数据输入端 DSL 左移串行数据输入端DSR 右移串行数据输入端 S0、S1 工作方式控制端QA－QD 输出端 在设计中用的是往复循环连接方式： 往复循环计数电路的设计采用的是同步方式，使用D触发器控制74LS194的左右移位， 设计电路图如下，图一所示： 图一、红绿灯的交替电路（往复循环） 为达到往复循环计数电路的设计，需满足下列表格的要求，见表二： 表二 CLK Q (D触发器输出) D 0 0 0 0 0（右移） 1 0 1 1 0 0 0（右移） 0 0 2 0 1 0 0（右移） 0 1 3 0 0 1 1（左移） 任意 1 4 0 1 0 1（左移） 任意 0 D触发器 → →，这样做到触发器“0”态194右移。 74194与D触发器的端连接置零信号，作启动作用。做接地处理，以便在左行移位时给低位补零。 考虑无关项的情况下，利用卡诺图化简可得如下结果： == =+ 2、减数器电路及原理 另外用到的芯片是74LS194，此芯片具有计数功能，而在交通灯中是利用它的减数功能，单片的194是十进制，若要达到十进制以上的要求，则需将两块芯片组合在一起运用。将两片组合在一起能实现一百进制的计数。 74190为可预置的十进制同步加/减计数器，当置入控制端为低电平，不管信号CP的状态如何，输出端即可预置成与输入端A~D相一致的状态。 引出端符号： 并行数据输出端 使能端 A~D 数据输入端 置数端 CLK 信号输入端 进位信号输出端 图二、减数器 电路中的左边这片是高位，右边是低位，将低位的输出的信号送到高位的CLK端，用来给高位信号，来完成高位的自