數(shù)電課程設(shè)計——簡易交通燈控制邏輯電路

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計 </p><p>　　題 目： 簡易交通燈控制邏輯電路 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　專 業(yè)： ____________ &l

2、t;/p><p>　　班 級： ____________ </p><p>　　學(xué) 號： ____________ </p><p>　　指導(dǎo)教師： ____________ </p><p>　　日 期： 2011 年 01 月 09 日</p><p>　　課 程 設(shè)

3、計 任 務(wù) 書</p><p><b>　　設(shè)計題目</b></p><p>　　簡易交通燈控制邏輯電路設(shè)計</p><p><b>　　主要內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　　要求實現(xiàn)邏輯功能：</b></p><p>　　1、東西方向綠燈

4、亮，南北方向紅燈亮，時間60s。</p><p>　　2、東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s。</p><p>　　3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間45s。</p><p>　　4、如果發(fā)生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。</p><p><b>　　進度安排</b></p><p&g

5、t;　　1、2011.01.01-2011.01.07 復(fù)習(xí)歸納觸發(fā)器、計數(shù)器的邏輯功能</p><p>　　2、2011.01.08 查找常用器件的資料，包括：</p><p>　　3、2011.01.09 使用EWB5.12輔助設(shè)計電路，并進行調(diào)試。完成任務(wù)設(shè)計書。</p><p><b>　　總評成績

6、</b></p><p>　　簡易交通燈控制邏輯電路設(shè)計</p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)與要求</b></p><p>　　要求實現(xiàn)邏輯功能，在1-3狀態(tài)循環(huán)。</p><p>　　1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s；</p><p>　　2、東西方向與南北方向黃

7、燈亮，時間5s；</p><p>　　3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s；</p><p>　　4、如果發(fā)生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。</p><p>　　二、方案設(shè)計與論證y</p><p><b>　　1、分解任務(wù)要求</b></p><p>　　任務(wù)要求實際上就是4

8、個狀態(tài)，不妨設(shè)：</p><p>　　S1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s；</p><p>　　S2、東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s；</p><p>　　S3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s；</p><p>　　S4、如果發(fā)生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。</p><p>&

9、lt;b>　　【表1】</b></p><p>　　主電路狀態(tài)與指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p>　　注:R，G，Y＝紅，綠，黃燈。</p><p>　　根據(jù)【表1】可知，設(shè)計電路只需要5組輸出端控制指示燈，指示燈都是以2個或4個一組?？傆嬓枰獋€燈。</p><p>　　2、輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計（顯示電路）</p>

10、<p><b>　　【圖1】</b></p><p><b>　　顯示電路設(shè)計▲</b></p><p><b>　　3、主電路設(shè)計</b></p><p>　?、佟⒅麟娐穼崿F(xiàn)S1→S2→S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，</p><p>　　↑ ↓</p>

11、<p>　?、?、另外可以在任何一個狀態(tài)進入S4，并能恢復(fù)正常工作狀態(tài)。</p><p>　　實現(xiàn)①、②可以用觸發(fā)器，也可以用鎖存器或使能電路。</p><p>　?、?、實現(xiàn)S1＝15S，S2＝5S，S3＝10S</p><p><b>　　方案一</b></p><p>　?、佟1-S3使用2個SR鎖存器

12、，設(shè)置00，01，10三個狀態(tài)。</p><p>　?、?、S4使用觸發(fā)器，當出現(xiàn)緊急情況，觸發(fā)器由“0”進入S4狀態(tài)“1”后，在解除緊急時，恢復(fù)“0”，進入S1狀態(tài)。</p><p>　?、?、使用4個JK觸發(fā)器，實現(xiàn)16位計數(shù)。</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　?、?、S1-S3使用2個747

13、3替代的T觸發(fā)器。</p><p><b>　　【圖2】</b></p><p>　　1個7473替代的T觸發(fā)器▲</p><p>　　JK觸發(fā)器包含SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器的功能，J=K=T，則得到T觸發(fā)器。</p><p>　?、凇4使用或門、非門實現(xiàn)，從【表1】可知：</p><p>　　(不

14、能出現(xiàn)紅綠同時亮的情況)</p><p>　　(不能出現(xiàn)紅黃同時亮的情況)</p><p>　　(不能出現(xiàn)紅綠同時亮的情況)</p><p>　?、?、使用74192同步可逆10進制計數(shù)器（8421碼）2個</p><p><b>　　方案對比</b></p><p><b>　　【表2】

15、</b></p><p>　　綜合考慮，為使電路簡化、運行穩(wěn)定，選用方案二。</p><p>　　三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算</p><p><b>　　【圖3】</b></p><p><b>　　總體模塊設(shè)計▲</b></p><p>　　1、時鐘控制系統(tǒng)：使

16、用上升時序，個位、十位兩片74192。進位關(guān)聯(lián)使用個位TCU＝十位UP實現(xiàn)（Terminal Count Up (Carry) Line）。數(shù)據(jù)狀態(tài)通過判斷條件進入選擇器74153。判斷條件成立后執(zhí)行清零。</p><p>　　2、時序Sx控制：使用7473改裝的TFF2個，實現(xiàn)S1→S2→S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　↑ ↓</p><p>

17、　　3、判斷時鐘、Sx：判斷74192和7473的狀態(tài)，滿足條件輸出74192的清零使能和7473的CLK信號。</p><p>　　4、翻譯Sx－LED，翻譯S1、S2、S3對應(yīng)LED的5個狀態(tài)：</p><p>　　5、輸出調(diào)整電路，令緊急電平開關(guān)控制LED的狀態(tài)。</p><p>　　四、總電路工作原理及元器件清單</p><p>&l

18、t;b>　　1．總原理圖</b></p><p><b>　　【圖4】</b></p><p>　　2．電路完整工作過程描述（總體工作原理）</p><p><b>　　【圖5】</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)線分配▲</b></p>

19、<p><b>　　【表3】</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)線連接</b></p><p><b>　　【表4】</b></p><p>　　74192工作狀態(tài)（個位）</p><p><b>　　注：不填＝0</b></p>

20、;<p><b>　　【表5】</b></p><p>　　74192(2)工作狀態(tài)（十位）</p><p><b>　　注：不填＝0</b></p><p><b>　　【表6】</b></p><p>　　7473工作狀態(tài)（雙T觸發(fā)器）</p>

21、<p>　　用JKFF構(gòu)成TFF</p><p><b>　　則有：</b></p><p>　　使2個T觸發(fā)器的4狀態(tài)循環(huán)變?yōu)?狀態(tài)循環(huán)，使用作系統(tǒng)狀態(tài)。</p><p>　　由選擇器74153判斷。</p><p><b>　　【圖6】</b></p><p>

22、<b>　　狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖▲</b></p><p><b>　　【表7】</b></p><p>　　74153工作狀態(tài)（數(shù)據(jù)選擇器）</p><p><b>　　【圖7】</b></p><p>　　74153 Turth Table▲</p><p>

23、<b>　　【圖8】</b></p><p>　　74153 Logic Symbol▲</p><p><b>　　【表8】</b></p><p>　　74138工作狀態(tài)（3-8線譯碼器）</p><p>　　由于74138輸出的是而不是，另外需要實現(xiàn)+的邏輯，所以增加G6～G1來調(diào)整線路。后一

24、頁附圖。</p><p><b>　　【圖9】</b></p><p>　　74138 Turth Table▲</p><p><b>　　【圖10】</b></p><p>　　74138 Connection Diagrams▲</p><p><b>　　【

25、圖11】</b></p><p>　　輸出調(diào)整電路（G6～G10）▲</p><p><b>　　【表9】</b></p><p><b>　　3．元件清單</b></p><p><b>　　五、仿真調(diào)試與分析</b></p><p>　　

26、仿真使用EWB5.12。</p><p><b>　　1、仿真技巧</b></p><p>　　仿真過程中遇到了很多的問題，在遇到問題后根據(jù)除出現(xiàn)的情況按照邏輯真值表進行調(diào)整。使用EWB5.12的一些技術(shù)或仿真中的事項標記如下：</p><p>　?、?、元件調(diào)整：雙擊原件即可調(diào)整原件參數(shù)。如果在運行狀態(tài)，這個操作會導(dǎo)致總電源的關(guān)閉。</p

27、><p>　　②、EWB中有紅綠藍三色燈，而紅綠燈需要紅綠黃三色，所以模擬中用藍燈代替黃燈。</p><p><b>　　③、接線問題：</b></p><p>　　當且僅當元件、結(jié)點不移動的情況下，連線不移動，新接連線會自動調(diào)整，可用鼠標移動到線上拖動，若線上出現(xiàn)小方框，說明線太密，不能移動。</p><p>　　連線不能

28、傾斜，全部橫向或豎向。</p><p>　　當?shù)谌c需要連接在線上是，可以從端點拖動到線上。EWB不允許出現(xiàn)懸空線，也不允許從導(dǎo)線開始延伸到端點。</p><p>　　要連接兩條懸空線AB，可以先利用第三個端點E引一條線到B，再移動E上的線到A。再棄置E。</p><p>　?、?、器件、結(jié)點圈選以后可以整體移動。圈內(nèi)的器件、結(jié)點相對位置不會移動，導(dǎo)線兩端均在圈內(nèi)則不

29、移動，導(dǎo)線兩端在圈外亦不移動。導(dǎo)線一端在圈內(nèi)，一端在圈外則會自動調(diào)整。</p><p>　?、?、調(diào)試、連線過程中使用額外的指示燈，并給跨芯片導(dǎo)線編號有利于檢錯。</p><p><b>　　2、仿真記錄：</b></p><p>　　仿真過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題，電路運行正常，“五1⑤”的指示燈狀態(tài)與LED紅綠燈運行狀態(tài)匹配。</p>

30、<p><b>　　【表10】</b></p><p>　　仿真中的關(guān)鍵邏輯電平記錄</p><p><b>　　全部高電平有效</b></p><p>　　1＝High Level</p><p>　　0＝Low Level</p><p>　　X＝Don’t C

31、are</p><p><b>　　—＝None</b></p><p>　　0-5=0 To 5</p><p><b>　　【圖12】</b></p><p><b>　　仿真截圖</b></p><p><b>　　見下一頁</b&

32、gt;</p><p><b>　　六、結(jié)論與心得</b></p><p>　　首先這次課程設(shè)計是成功的，運用了數(shù)電課程知識完全獨立自主地進行設(shè)計，參考的資料只有課本和TTL的74LS系列芯片的說明書。</p><p>　　其次，本設(shè)計有利于鞏固數(shù)電課程知識，加深對基本器件、FF、時序電路、邏輯電路的理解。</p><p&g

33、t;　　最后，EWB5.12屬于電子CAD的內(nèi)容，通過本課程設(shè)計，我能熟練地使用EWB進行邏輯電路設(shè)計。</p><p>　　附表：文中圖、表目錄</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　[1]《數(shù)字電子技術(shù)基本教程》 清華大學(xué)出版社 閻石</p><p>　　[2]74LS73說明書&

34、lt;/p><p>　　[3]74LS138說明書</p><p>　　[4]74LS153說明書</p><p>　　[5]74LS192說明書</p><p>　　附錄[2]- [5]項。</p><p>　　[2]74LS73說明書 第23頁</p><p>　　7473替代的T觸

35、發(fā)器 第25頁</p><p>　　[3]74LS138說明書 第26頁</p><p>　　[4]74LS153說明書 第28頁</p><p>　　[5]74LS192說明書 第30頁</p><p>　　7473雙j-k觸發(fā)器(帶清除端)</p><p><b>　　

36、負邊沿J-K觸發(fā)器</b></p><p>　　Dual JK FF(Clr)</p><p><b>　　JKFF</b></p><p><b>　　7473</b></p><p><b>　　JK觸發(fā)器</b></p><p>　　7

37、473替代的T觸發(fā)器</p><p>　　JK觸發(fā)器包含SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器的功能</p><p>　　J=K=T，則得到T觸發(fā)器。</p><p>　　7473替代的T觸發(fā)器</p><p><b>　　T觸發(fā)器</b></p><p>　　74138 3-8線譯碼器/多路轉(zhuǎn)換器</p&

38、gt;<p>　　雙列直插16腳3-8線譯碼器</p><p>　　3-to-8 DEC</p><p>　　3-To-8-Line Demultiplexer</p><p>　　Decoder/Demultiplexer</p><p>　　使能端S0＝1，使能；S0＝0，禁止。</p><p>　　

39、S2＝S3＝0使能，S2+S3＝1禁止。</p><p>　　輸出Y0—Y7為低電平有效。</p><p>　　74153雙4選1數(shù)據(jù)選擇器/多路選擇器</p><p>　　Dual 4-to-1 Data Sel/MUX</p><p>　　Dual 4-input Multiplexer</p><p><b

40、>　　74153</b></p><p>　　74192同步可逆計數(shù)器(bcd,二進制)</p><p>　　PRESETTABLE BCD/DECADE UP/DOWN COUNTER PRESETTABLE 4-BIT BINARY UP/DOWN COUNTER</p><p>　　Synchronous Up/Down Decade Cou