数电课程设计——简易交通灯控制逻辑电路

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。

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

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，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：

=

R

S+

S

1S

1

4

S∙

=(不能出现红绿同时亮的情况)

G

S

1S

4

1

S∙

=(不能出现红黄同时亮的情况)

Y

2S

4

S

2

=

S+

R

4

3S

3

S

S∙

=(不能出现红绿同时亮的情况)

G

3

S

3S

4

③、使用74192同步可逆10进制计数器（8421码）2个

方案对比

【表2】

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】

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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

74192工作状态（个位）

02Q Q B =

注：不填＝0

【表5】

74192(2)工作状态（十位）

0Q C =

注：不填＝0