数字交通灯设计实验龙从玉

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1、长江大学龙从玉1数字交通灯设计实验1、设计实验的任务与要求设计用于十字路口交通管理的红黄绿交通灯控制显示与时间的数字显示电路。其中：用数据选择器、译码器和集成门等数字集成电路设计“交通灯控制电路”中的组合逻辑电路部分。包括“状态译码电路”、“输出电路及其交通灯单元”等。用集成触发器、集成计数器等数字集成器件设计“交通灯控制电路”中的时序逻辑电路部分，包括“时间预置电路”和“倒计时显示电路”等。在实验面包板上面，完成数字交通灯控制电路的总装调试与测试。2021/10/51.1、设计实验任务设计实验的方案设计（略）理论已做！长江大学龙从玉2交通灯控制电路的组合逻辑电路部分要求：1）将状态信号

2、译码为“干道”与“支道”两方向的6对交通灯的控制信号用LED灯指示，倒计时分别用数码管显示；2）根据“干道”与“支道”两方向的交通需求，分别预置相应的灯亮时间Te、Ty、Ts和Ty，实现正常时序控制功能；3）特殊状态期间，“干道”与“支道”两个方向的红灯同时发亮，计时暂停，实现特殊状态控制功能；4）将“干道”与“支道”两方向的灯亮时间的设置范围为05～95S，2位BCD码形式；5）写出设计步骤，画出设计的逻辑电路图；6）对设计的交通灯控制电路进行Proteus仿真、修改，使设计电路为达到设计要求的最简电路；7）安装并测试电路的逻辑功能。2021/10/51.2、设计实验的具体要求交通灯控

3、制电路的时序逻辑电路部分要求：1）交通灯的不同状态转换时分别产生相应的状态信号；2）对交通灯不同状态的灯亮时间Te、Ty、Ts分别进行减法计数，实现倒计时功能；3）特殊状态期间，计时暂停；特殊状态结束恢复正常计时；4）写出设计步骤，画出设计的逻辑电路图；5）对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求；6）安装并测试电路的逻辑功能；7）将组合电路设计实验部分与时序电路设计实验部分的电路联接起来，完成整个控制电路的调试。1.2、设计实验的具体要求1.3、设计可供实验元器件74LS138、74LS153、74LS00、74LS04、74LS32、74LS74、74LS192、74LS0

4、8、(7段数码管、红黄绿LED)。2021/10/53长江大学龙从玉交通灯显示板！2021/10/5长江大学龙从玉42.1、交通灯控制需求分析：根据设计要求，基本交通灯共有4种状态如表-1所示。该电路根据“干道”与“支道”方向的灯亮时间Te、Ts和Ty产生这些状态并对它们进行有序的控制。相应的状态转换图如图-1所示。图-1交通灯状态转换图2、实验电路设计思路S0S1S2S3TeTe到TyTy到TsTs到Te到Ty表-1基本状态表状态干道方向支道方向时间sS0绿灯亮红灯亮TeS1黄灯亮红灯亮TyS2红灯亮绿灯亮TsS3红灯亮黄灯亮Ty2021/10/5长江大学龙从玉52.2、状态译码电路、

5、输出电路及其交通灯单元的设计思路：电路主要功能：依据不同的状态信号实现对交通灯的控制。设：灯亮为“1”，灯灭为“0”；交通灯的4种状态S0～S3分别编码为00、01、10、11；正常状态为“0”；特殊状态用S表示，特殊状态为“1”，这时两个方向的红灯同时点亮。则其真值表如表-2所示。2、实验电路设计思路表-2状态译码及输出电路信号关系特殊状态正常状态（4种）状态指示信号（4种）干道交通灯（3种）支道交通灯（3种）SA1A0SQ0SQ1SQ2SQ3EGEYERSGSYSR1xx111100100100001111000010011011010001010110100110001111100

6、010102021/10/5长江大学龙从玉6由上述真值表可知，状态指示信号SQ0～SQ3与状态信号A1A0之间的逻辑关系可由二进制译码器74LS138实现；交通灯的控制信号EG、ER、EY、SG、SR、SY与状态指示信号SQ0～SQ3之间的逻辑关系可由集成逻辑门实现；“交通灯单元”采用红色、绿色和黄色发光二极管。其设计框图如图-2所示。状态信号A1A0输入特殊状态控制S状态译码电路A0A1SSQ0SQ1SQ2SQ3接口电路交通灯单元6对输出电路红灯黄灯绿灯干道红灯黄灯绿灯支道图-2交通灯控制指示电路框图2021/10/5长江大学龙从玉72.3、时间预置电路的设计思路该电路的主要功能是依据

7、不同的状态信号输入相应的时间预置数据，从而确定交通灯的灯亮时间。根据设计要求，时间预置电路应满足如表-3所示关系表。因此该电路可由4片集成数据选择器74LS153实现，其设计框图如图-3所示。表-3预置时间数据与状态关系表状态A0运行时间预置数据BCD码备注十位个位00Te=20s0010000001Ty=5s0000010110Ts=10s0001000011Ty=5s00000101Te、Ty、Ts和Ty十位预置数据BCD码Te