数电课程设计——简易交通灯控制逻辑电路

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1、 简易交通灯控制逻辑电路设计 一、设计任务与要求一、设计任务与要求 要求实现逻辑功能，在 1-3 状态循环。 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 l0s； 4、如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 二、方案设计与论证二、方案设计与论证 1 1、分解任务要求、分解任务要求 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

2、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 主电路主电路 状态状态 S1RS1R S1GS1G S2YS2Y S3RS3R S3GS3G S1 1 1 S2 1 S3 1 1 S4 1 1 灯数 南北 R2 东西 G2 东南西北 Y 4 东西 R2 南北 G2 注:R，G，B红，绿，黄灯。 根据【表 1】可知，设计电路只需要 5 组输出端控制指示灯，指示灯都是以 2 个或 4 个一组。总计需要1234个灯。 2 2、输出指示灯状态设计（显、输出指示灯状态设计（显示电路）示电路） 【图 1】 显示电路设计 3 3、主电路设计、主电路设计 、主电路实现 S1S2S

3、3 状态的转换， 、另外可以在任何一个状态进入 S4，并能恢复正常工作状态。 实现、可以用触发器，也可以用锁存器或使能电路。 、实现 S115S，S25S，S310S 方案一方案一 、S1-S3 使用 2 个 SR 锁存器，设置 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。 方案二方案二 、S1-S3 使用 2 个 7473 替代的 T 触发器。 【图 2】 1 个 7473 替代的 T 触发器 JK 触发器包含 SR 触发器和 T

4、触发器的功能，J=K=T，则得到 T 触发器。 、S4 使用或门、非门实现，从【表 1】可知： 411SSRS 411SSGS(不能出现红绿同时亮的情况) 422SSYS(不能出现红黄同时亮的情况) 433SSRS 433SSGS(不能出现红绿同时亮的情况) 、使用 74192 同步可逆 10 进制计数器（8421 码）2 个 方案对比方案对比 【表 2】 方案方案 项目项目 实现方法实现方法 优点优点 缺点缺点 一 S1-S3 2 个锁存器 简单 电平触发，与 时钟信号不匹 配 S4 触发器 解除紧急 （S4） 后指定回到S1 T 4 个 JK 触发器 复杂 二 S1-S3 2 个 T 触发

5、器 下降脉冲触 发，与时钟信 号匹配 S4 或门、非门 解除紧急 （S4） 后回到 S1/S2/S3任一 状态，不固定 T 2 个 74192 计 数器 容易处理，可 显示数值 综合考虑，为使电路简化、运行稳定，选用方案二。 三、单元电路设计与参数计算三、单元电路设计与参数计算 【图 3】 总体模块设计 1、时钟控制系统：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 74153。判断条件成立后执行清零。 2、时序 Sx 控制：使用 7473 改装的 TFF

6、2 个，实现 S1S2S3 状态的转换。 3、判断时钟、Sx：判断 74192 和 7473 的状态，满足条件输出 74192 的清零 使能和 7473 的 CLK 信号。 4、翻译 SxLED，翻译 S1、S2、S3 对应 LED 的 5 个状态： GSRSYSGSRS3,3,2,1,1 5、输出调整电路，令紧急电平开关控制 LED 的状态。 四、总电路工作原理及元器件清单四、总电路工作原理及元器件清单 1总原理图 【图 4】 2电路完整工作过程描述（总体工作原理） 【图 5】 数据线分配 【表 3】 数据线连接 序序 号号 名称名称 触发触发 方式方式 条件条件 输出源输出源 输入输入 A(Emergency) 1 紧急状态信号 “紧急” 电平开关 741383C G91G101 B/74192 1 判断个位达到 5 74192G0 74153B C/74192(2) 1