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时间:2018-10-17
《数电课程设计——简易交通灯控制逻辑电路》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、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
2、灯状态转换主电路状态S1RS1GS2YS3RS3GS111S21S311S411灯数南北R=2东西G=2东南西北Y=4东西R=2南北G=2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
3、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:(不能出现红绿同时亮的情况)(不能出现红黄同时亮的情况)(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
4、】方案项目实现方法优点缺点一①S1-S32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S1③T复杂4个JK触发器二①S1-S32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③T2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(TerminalCountUp(Carry)Line)。
5、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: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】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】数据线连接序号名称触发方式条件输出源输入①A(Emergency)
6、1紧急状态信号“紧急”电平开关74138[3]CG9[1]G10[1]②B/741921判断个位达到574192[G0]74153[B]③C/74192(2)1判断十位达到174192(2)[3]QA74153[4]1C2[11]2C1[13]2C3④TCU(TerminalCountUp(Carry)Line)↑个位从9→0同时输出一个脉冲74192[12]CO’或称TCU’74192(2)[5]UP或称CPU⑤ECLR/74153清零使能1B、C/74192Q0、Q1/7473的逻辑函数74153[G4]74192[G1]74192(2)[G2]⑥
7、Q0/74730,1状态触发条件7473[12]1Q74138[1]A74153[14]A⑦Q1/74730,1状态触发条件7473[9]2Q74138[2]B74153[1]1G’【表4】74192工作状态(个位)74192[7]74192[6]74192[2]74192[3]7419274192[B]数码管000000001100102001130100401015101106011171000810019注:不填=0【表5】74192(2)工作状态(十位)74192[7]74192[6]74192[2]74192[3]7419274192[B]数
8、码管00000000111注:不填=0【表6】7473工作状态(双T触发器)用JKFF构成TF
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