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简易交通灯控制逻辑电路设计报告.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.70M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    华北科技学院课程设计 简易交通灯控制逻辑电路设计报告 目录 一、设计任务和要求 ………………………………………… 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 …………………………………… 5 1.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 1
    华北科技学院课程设计 一、 设计任务和要求 设计一个简易交通灯控制逻辑电路，要求： 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 10s。 4、如果发生紧急事件，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步骤 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：如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。 2
    华北科技学院课程设计 【表 1】主电路状态与指示灯状态转换 主电路 东西方向 南北方向 黄灯 东西方 南北方 状态 绿灯 G1 红灯 R2 S1 S2 S3 S4 1 0 0 1 1 0 0 0 Y 0 1 0 0 向红灯 向绿灯 R1 G2 0 0 1 1 0 0 1 0 主电路要实现 S1→S2→S3 状态的循环转换，而且可以在任何 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 ①、S1-S3 使用 2 个 SR 锁存器，设置 00，01，10 三个状态。 ②、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。 ③、使用 4 个 JK 触发器，实现 16 位计数。 方案二 ①、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。 ②、S4 使用或门、非门实现，从【表 1】可知： G1=S3+S4 3
    华北科技学院课程设计 R2=S1·~S4 Y=S2·~S4 R1=S3+S4 G2=S3·~S4 ③、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：状态转换简单； 解除紧急（S4）后指定回到 S1； 缺点：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； 容易处理，可显示数值； 缺点：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、运行稳定，选用方案二。 方案框图 译码显示器 紧急开关 秒 脉 冲 计时器 状态翻译—LED 译码器 判断时钟、 状态控制器 状态控制器 输 出 调 整电路 信号灯系统 4
    华北科技学院课程设计 1、计时器：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 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 S1→S2→S3 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 Sx－LED，翻译 S1、S2、S3 对应 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 ①秒脉冲可以由函数信号发生器产生，也可以由 555 定时 器组成多谐振荡器产生。 ②本实验采用 555 定时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 流经不同的路径，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。 5
    华北科技学院课程设计 秒脉冲电路原理图： 电路仿真图： 6
    华北科技学院课程设计 2、计时系统电路的选择设计 计时系统包括由 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 7
    华北科技学院课程设计 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对应数字译码显示器的输入端。 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，能够控制交通灯工 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。 8
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