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1、简易交通灯控制逻辑电路设计报告目录一、 设计任务和规定 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 51.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 23一、 设计任务和规定设计一个简易交通灯控制逻辑电路，规定：1、 东
2、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、 假如发生紧急事件，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环节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、设计方案选择任务规定事实上就是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
3、状态东西方向绿灯G1南北方向红灯R2黄灯Y东西方向红灯R1南北方向绿灯G2S111000S200100S300011S410010 主电路要实现S1S2S3状态的循环转换，并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、S1-S3使用2个SR锁存器，设立00，01，10三个状态。、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。、使用4个JK触发器，实现16位计数。方案二、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
4、。、S4使用或门、非门实现，从【表1】可知：G1=S3+S4R2=S1S4Y=S2S4R1=S3+S4G2=S3S4、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：状态转换简朴； 解除紧急（S4）后指定回到S1； 缺陷：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； 容易解决，可显示数值； 缺陷：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、运营稳定，选用方案二。方案框图秒脉冲器计时器判断时钟、状态控制器状态控制器状态翻译LED译码器紧急开关输出调整电路信号灯系统译码显示器1、计时器：使用上升时序，个位、
5、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S1S2S3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SxLED，翻译S1、S2、S3相应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秒脉冲可以由函数信号发生器产生，也可以由555定期
6、器组成多谐振荡器产生。本实验采用555定期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途径，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%，相应的周期变为T=（R1+R2）Cln2，取C=100uF。为了使输出波形稳定，取R1=R2=5.6K。秒脉冲电路原理图：电路仿真图：2、计时系统电路的选择设计 计时系统涉及由74192构成的计数器和数字译码显示器等，电路图如图计数器由两片74192十进制计数器组成
7、两位十进制加法计数器，控制个位数的74192接入脉冲输入，进位输出端接十位数的加计数输入端。两个芯片上的计数器输入端都接地，清零端接紧急开关，当紧急开关接地时，清零端输入低电平，计数器正常工作，当紧急开关接高电平时，计数器清零停止工作。74S153的1Y、2Y通过一个或门后接两个74192的预置数端，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。控制个位数的74192的QB、QC经与门接入74S153的B输入端，当个位到达6时，输出为“1”；控制十位数的74192的QA接74S153的1C2、2C1、2C3，当十位到达1时，输出为“1”。计数器的输出端分别连接相应数字译码
8、显示器的输入端。 74192功能表如下：3、状态控制器电路的选择设计状态控制器是交通灯控制电路的核心，可以控制交通灯工作状态的转换。本设计需要循环的状态一共是三个，分别是S1、S2、S3，采用74LS73，JK触发器。用JK触发器构成T触发器： 则有： 使2个T触发器的4状态循环变为3状态循环，使用作系统状态。由选择器74153判断。74LS7374LS73状态连续时间S1001115SS201105SS3110010S状态转换图：74LS73功能表如下：4、时钟、状态控制判断系统电路的选择设计 判断系统由74S153数据选择器构成，电路原理图如下： 数据选择器输出的逻辑式为： 1Y=1C0(
9、AB)+1C1(AB)+1C2(AB)+1C3(AB)1G; 2Y=2C0(AB)+2C1(AB)+2C2(AB)+2C3(AB)2G;由图可知： 1C0=1C1=2C0=2C2=0; 1C2=2C1=2C3=QA(十位74192)； 1C3=1; B=QAQB（74S153）; A=Q0(JK0 74LS73); 1G、2G分别接Q1(JK1 74LS73)和Q1(JK1 74LS73)状态Q174LS73Q074LS73S110011S21011XS3111X1输入输出74LS7392Q121Q74S1531474S153274S153174192(2)74S153G4状态CECLRS10
10、00101S2011101输入输出74LS7392Q121Q74S1531474S1532741531574192(2)74S153G4状态CECLRS311101 74S153功能表如下：5.状态翻译电路的选择设计 状态翻译电路由74LS138（3-8线译码器）实现，电路图如下：A=Q0(74LS73)B=Q1(74LS73)C接紧急开关74LS153321输出LEDLEDLEDLEDLED74LS138G1R2YR1G2S100011S20011S301111S41001110111110111111174LS138功能表如下：6.输出调整电路的选择设计 由于74LS138输出的是而不是，
11、此外需要实现正的逻辑，所以增长G6G1来调整线路。电路图如下： 7.紧急开关设计紧急开关电路图如下： 当紧急开关接地电平时，74192计数器正常工作，74LS138译码器工作输出为Y0、Y1、Y3，交通灯正常工作；当紧急开关接高电平时，74192计数器停止工作，74LS138输出不为Y0、Y1、Y3中的任意一个，所以黄、绿交通灯均不能工作，而红交通灯直接接了紧急开关，所以红交通灯所有亮起。8.信号灯系统电路设计 信号灯系统的电路图如下：五、系统的调试与仿真1、调试软件：采用Multisim10软件进行仿真。2、仿真电路的联成 仿真电路如下：3、电路的调试调试秒脉冲，将秒脉冲输出接示波器，观测输
12、出波形，当两个电阻阻值为5.6K时，波形最稳定。调试运营时，仿真软件时间太长，难以看出结果，可以点击菜单栏中Simulate/Interractive transient analysis，在弹出对话框中的Instrument Analysis区进行更改，将Maximum time step(TMAX)中的时间调整到0.0010.005之间比较合适。计数器测试时，一方面是将个位数的QA、QC引出到74S153中，但运营时在个为显示器到刚到达4计数器便立即清零只能显示13,猜想因素也许是由于元件的延时导致的，所以改为将个位数的QB、QC引出到74S153，再运营结果稍稍有所改善可以短暂显示4。紧急开关最初的设计没有连接计数器的清零端，计数器的清零端是接地的，但在紧急开关启动时，计数器仍然在计数所以改为将紧急开关连接计数器的清零端，正常工作时，清零
