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】主电路状态与指示灯状态转换主电路状态S1

2、RS1GS2YS3RS3GS111S21S311S411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使用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态。

3、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】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

4、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）。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

5、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)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]

6、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]⑥Q0/74730,1状态触发条件7473[12]1Q74138[1]A74153[14]A⑦Q1/74730,1状态触发条件7473[9]2Q7

7、4138[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]数码管00000000111注：不填＝0【表6】7473工作状态（双T触发器）用JKFF构成TF