数电课程设计——简易交通灯控制逻辑电路-(1)
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课程设计说明书课程名称:数字电子技术课程设计
题目:简易交通灯控制逻辑电路
学生姓名:陈卓斌
专业: ____________
班级: ____________
学号: ____________
指导教师: ____________
日期: 2011 年 01 月 09 日
课程设计任务书
一、设计题目
简易交通灯控制逻辑电路设计
二、主要内容及要求
要求实现逻辑功能:
1、东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,时间60s。
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45s。
4、如果发生紧急事件,可以手动控制四个方向红灯全亮。
三、进度安排
1、2011.01.01-2011.01.07 复习归纳触发器、计数器的逻辑功能
3、2011.01.09 使用EWB5.12辅助设计电路,并进行调试。完成任务设计书。
四、总评成绩
简易交通灯控制逻辑电路设计
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y
1、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
注:R,G,Y=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、输出指示灯状态设计(显示电路)
【图1】
显示电路设计▲
3、主电路设计
①、主电路实现S1→S2→S3状态的转换,
↑ ↓
②、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①、②可以用触发器,也可以用锁存器或使能电路。 ③、实现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。
【图2】
1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:
4
1
1S
S
R
S+
=
4
1
1S
S
G
S•
=(不能出现红绿同时亮的情况)
4
2
2S
S
Y
S•
=(不能出现红黄同时亮的情况)
4
3
3S
S
R
S+
=
4
3
3S
S
G
S•
=(不能出现红绿同时亮的情况)
③、使用74192同步可逆10进制计数器(8421码)2个
方案对比
【表2】方案项目实现方法优点缺点
一①S1-S3 2个锁存器简单电平触发,与
时钟信号不匹
配
②S4 触发器解除紧急(S4)
后指定回到S1
③T 4个JK触发器复杂
二①S1-S3 2个T触发器下降脉冲触
发,与时钟信
号匹配
②S4 或门、非门解除紧急(S4)
后回到
S1/S2/S3任一
状态,不固定
③T 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
【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TFF2个,实现S1→S2→S3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Sx-LED,翻译S1、S2、S3对应LED的5个状态:
,
,
2
3
1
1
,
,
S3
R
S
G
S
R
Y
G
S
S
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
1.总原理图
【图4】