作业一 交通灯控制器一、设计规定及设计内容 在十字路口的交通灯，有下列的特点：如果一种交通灯十字路口东西、南北向街道，当东西向绿灯亮6s，同步南北向红灯亮6s；接着东西向黄灯亮2s，南北向红灯继续亮2s；接着东西向红灯亮3s，南北向绿灯亮3s；接着东西向红灯亮1s，南北向黄灯亮1s按照上面的交通灯的特点，此交通灯规定实现的功能如下：东西车道信号绿灯亮黄灯亮红灯亮时间6秒2秒8秒南北车道信号红灯亮绿灯亮黄灯亮时间8秒6秒2秒 在设计时，我们可以按照下列的流程图来对此交通灯来进行设计，交通灯重要涉及如下几种部分：秒脉冲发生器，控制器，定期器，译码器等红绿黄定期器乙车道信号灯秒脉冲发生器译码器红绿黄 TL TY ST控制器甲车道信号灯图 红路灯框图图 74LS163时序图在交通灯的设计时，需要用到计数器，在选用计数器时，为了使的设计更加以便，选用计数器74LS163进行设计较简便74LS163是一种4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能74LS163的外引线排列图和时序波形图如图1所示：74LS163的外引线排列图时序波形图图1 74LS163的外引线排列图和时序波形图由于其有同步清零，同步置数的功能，因此其功能表如图2所示。
图中LD是低电平有效的同步清零输入端， GND是低电平有效才同步并行置数控制端，CPT、CTT是计数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端输入输出CPTCTTCPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30XXXXXXX000010XXd0d1d2d3d0d1d2d31111XXXX计数110XXXXX保持11X0XXXXX保持图2 74LS163功能表二、设计电路图 在设计时，用到滤波器，以此来产生信号来给交通灯提供输入信号，从而使的电路实现应有的功能，用Multisim仿真可以得到电路图如图所示：1、波形发生器电路如下图:（1此这个电路设计时，综合运用运放系列模块和差动放大模块如图连接电路之后，，可以实现将方波转换成三角波的功能如图将Rp3滑动变阻器与C4 断开，由于比较器U1 与积分器U2构成正反馈闭环电路，同步输出方波与三角波，这两个单元电路可以同步调试先使Rp1=10KΩ，Rp2取2.5 KΩ--70 KΩ内的任意阻值，否则电路也许会不起振只要电路接线对的，UO1输出方波，UO2输出三角波，调节Rp2用示波器观测输出波形并记录数据再将电容换成C2，调试记录数据。
调节正弦波:：将Rp3与C4连接，调节Rp3时三角波的输出幅度合适，此时UO3的输出波形应接近正弦波，调节Rp4、Rw可改善正弦波波形20）频率范畴: 函数发生器的输出频率一般分为若干波段，低频信号发生器的频率范畴为：1—10HZ，10--100 HZ，100 HZ –1kHZ，1--10 kHZ，10—100 kHZ，100 kHZ –1MHZ等六个波段，测试并记录本实验的频率范畴2、设计的计数器电路如下图所示：24位进制计数器在此电路中采用共阴极数码管显示，芯片74LS248为数码管驱动，同步可逆计数器74LS192构成24进制计数器74LS74产生控制信号，第三片74LS192计数器控制发光二极管连接时钟脉冲后，左半部分计数器由24开始进行减计数，计数至20时红灯X1亮，绿灯X2不亮，计数至12后来绿灯亮，红灯熄灭计数至0时绿灯熄灭计数器使能端为高电平重新置数，回到起始过程依次循环，从而实现按照一定的时间后，交通灯会实现不同颜色之间的转换74LS192N是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其功能表如下图所示：3.交通灯控制器电路图 交通灯控制器仿真图 在设计的时候，要考虑到如下某些状况：（1）东西车道绿灯亮，南北车道红灯亮。
此时表达东西车道上的车辆容许通行，南北车道严禁通行绿灯亮则规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态 （2）东西车道黄灯亮，南北车道红灯亮表达东西车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，南北车道严禁通行黄灯亮足规定期间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态 （3）东西车道红灯亮，南北车道黄灯亮表达东西车道严禁通行，南北车道上的车辆容许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态4）东西车道红灯亮，南北车道黄灯亮表达东西车道严禁通行，南北车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态 三、仿真成果分析 1、交通灯控制器成果 在上图中，当运营的时候，批示灯会亮，上图中，批示灯绿灯和黄灯亮了，由于需要显示的比较多，因此不会一一列出来，下表中只列出来了黄灯，红灯，绿灯亮的时间，由于在设计时候浮现了某些误差，使的成果与理论上的成果有些不同，这些问题可以通过改善计数器电路来改善，从而使得成果与理论相符。
东西车道信号绿灯亮黄灯亮红灯亮时间12秒5秒14秒南北车道信号红灯亮绿灯亮黄灯亮时间14秒125秒5秒 交通灯控制器成果示意表 2.波形发生器实验成果：图 滤波发生器实验成果在上图中是用Multisim仿真软件仿真时显示的成果在仿真实验时示波器显示Ｕｏ１输出的方波和Ｕｏ２输出的三角波作业二出租车计费器一、设计规定及思路 1、设计规定. 在本次设计时，要实现出租车计费器的计费功能，而根据得到的资料，可以得到出租车在计费的时候有如下某些计费原则： 按行驶里程收费，起步费为6.0元，并在车行3公里后再按2.0 元/公里，最高计费为99.9元，车停止后将不再计费，能将车费显示出来 2、设计思路 为了实现以上功能，我们需要计数器，这个计数器是用来记录出租车所行驶的路程，同步计数器尚有一种功能就是来记录在这次行驶中所需要的费用 在设计时还需要用到加法器，用这个加法器是为了实现两个数值的相加这两个数值是出租车的起步费和按照形式的距离计算出来的费用，将其相加后显示出来，从而得到的数值就是最后的总的费用，从而实现了计费器的功能。
二、设计原理及所用器件分析1.74LS160计数器 74LS160有如下某些功能，重要有异步清零，同步预置数，保持，同步二进制计数等功能具体如下所示： （1）异步清零功能 当CR＝0时，不管其她输人端的状态如何（涉及时钟信号CP），4个触发器的输出全为零 （2）同步并行预置数功能在CR＝1的条件下，当LD＝0且有时钟脉冲CP的上升沿作用时，D3，D2，D1，D0输入端的数据将分别被Q3～Q0所接受由于置数操作必须有CP脉冲上升沿相配合，故称为同步置数 （3）保持功能 在CR=LD＝1的条件下，当T＝P＝0时，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变（停止计数） （4）同步二进制计数功能 当CR＝LD＝P＝T＝1时，74LS161处在计数状态，电路从0000状态开始，持续输入16个计数脉冲后，电路 将从1111状态返回到0000状态 （5）进位输出C 当计数控制端T＝1，且触发器全为1时，进位输出为1，否则为零 若输入计数器的CP脉冲频率为f，则从Qo端输出脉冲频率为f/2，一般也称Qo端输出信号是输人计数脉冲 CP的2分频信号，Q1端输出信号是输人计数脉冲CP的4分频信号，Q4端输出信号是输人计数脉冲CP的16分频 信号。
N进制计数器可实现n分频74LS160 是一种具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路构造型式74LS160异步清零端/MR1 为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完毕清零功能 74LS160的预置是同步的当置入控制器/PE为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3与数据输入端P0-P3一致对于54/74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数器控制端CEP、CET为高电平，则/PE应避免由低至高电平的跳变，而54/74LS160无此种限制 74LS160的计数是同步的，靠CP同步加在四个触发器上而实现的 当CEP、CET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同步变化，从而消除了异步计数器中浮现的计数尖峰对于54/74LS160的CEP、CET跳变与CP无关 74LS160有超迈进位功能当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一种高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分 在不外加门电路的状况下，可级联成N位同步计数器 对于54/74LS160，在CP浮现前，虽然CEP、CET、/MR发生变化，电路的功能也不受影响。
选择74LS160重要用于接受脉冲，计算路程，及用其进位输出使控制车费的计数器工作进行计费74LS160的芯片图2、74LS85比较器的简介 74LS85比较器是一种4位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行若最高位已比较出大小，则后来各位大小都对比较成果没有影响；如果最高位相等，则比较次高位；同理，次高位已比较出大小，则后来各位大小对成果没有影响如果4位比较都相等，则再看级联信号输入级联输入信号是由低位比较器的输出而来74LS85比较器的内部构造、其功能表所示：图 74LS85构造图图 74LS85功能表74LS85比较器是一种4位数值比较器，它是由高位开始比较，逐位进行若最高位已比较出大小，则后来各位大小都对比较成果没有影响；如果最高位相等，则比较次高位；同理，次高位已比较出大小，则后来各位大小对成果没有影响如果4位比较都相等，则再看级联信号输入级联输入信号是由低位比较器的输出而来3、74LS283加法器的简介 74LS283是TTL双极型并行4位全加器，特点是先行进位，因此运算速度不久，其外形为双列直插它有两组4位二进制数输入A4A3A2A1，B4B3B2B1，有一种低位向本位的进位输入C1，有一组二进制数输出S4S3S2S1，一种最高位的进位输出C0。
从而可以完毕所需要的逻辑功能其有如下的某些基本应用： a、完毕4位二进制数加法：由于74LS283自身是全加器因此可以直接进行4位二进制数加法 b、实现码组变换：有些码组变换存在加法关系 c、实现两个四位二进制数相减：两个4为二进制数相减可以看做是两个带符号的二进制数相加，即原码。