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文檔簡介
1、<p> 簡易交通燈控制邏輯電路設(shè)計</p><p><b> 一、設(shè)計任務(wù)與要求</b></p><p> 要求實現(xiàn)邏輯功能,在1-3狀態(tài)循環(huán)。</p><p> 1、東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮,時間15s;</p><p> 2、東西方向與南北方向黃燈亮,時間5s;</p>&l
2、t;p> 3、南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮,時間l0s;</p><p> 4、如果發(fā)生緊急事件,可以手動控制四個方向紅燈全亮。</p><p><b> 二、方案設(shè)計與論證</b></p><p><b> 1、分解任務(wù)要求</b></p><p> 任務(wù)要求實際上就是4個狀態(tài),
3、不妨設(shè):</p><p> S1、東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮,時間15s;</p><p> S2、東西方向與南北方向黃燈亮,時間5s;</p><p> S3、南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮,時間l0s;</p><p> S4、如果發(fā)生緊急事件,可以手動控制四個方向紅燈全亮。</p><p><b
4、> 【表1】</b></p><p> 主電路狀態(tài)與指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p> 注:R,G,B=紅,綠,黃燈。</p><p> 根據(jù)【表1】可知,設(shè)計電路只需要5組輸出端控制指示燈,指示燈都是以2個或4個一組??傆嬓枰獋€燈。</p><p> 2、輸出指示燈狀態(tài)設(shè)計(顯示電路)</p><
5、;p><b> 【圖1】</b></p><p><b> 顯示電路設(shè)計▲</b></p><p><b> 3、主電路設(shè)計</b></p><p> ?、?、主電路實現(xiàn)S1→S2→S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,</p><p> ↑ ↓</p>&l
6、t;p> ②、另外可以在任何一個狀態(tài)進入S4,并能恢復正常工作狀態(tài)。</p><p> 實現(xiàn)①、②可以用觸發(fā)器,也可以用鎖存器或使能電路。</p><p> ?、邸崿F(xiàn)S1=15S,S2=5S,S3=10S</p><p><b> 方案一</b></p><p> ?、佟1-S3使用2個SR鎖存器,設(shè)置0
7、0,01,10三個狀態(tài)。</p><p> ?、?、S4使用觸發(fā)器,當出現(xiàn)緊急情況,觸發(fā)器由“0”進入S4狀態(tài)“1”后,在解除緊急時,恢復“0”,進入S1狀態(tài)。</p><p> ③、使用4個JK觸發(fā)器,實現(xiàn)16位計數(shù)。</p><p><b> 方案二</b></p><p> ?、?、S1-S3使用2個7473替代的
8、T觸發(fā)器。</p><p><b> 【圖2】</b></p><p> 1個7473替代的T觸發(fā)器▲</p><p> JK觸發(fā)器包含SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器的功能,J=K=T,則得到T觸發(fā)器。</p><p> ?、?、S4使用或門、非門實現(xiàn),從【表1】可知:</p><p> (不能出現(xiàn)紅
9、綠同時亮的情況)</p><p> (不能出現(xiàn)紅黃同時亮的情況)</p><p> (不能出現(xiàn)紅綠同時亮的情況)</p><p> ?、?、使用74192同步可逆10進制計數(shù)器(8421碼)2個</p><p><b> 方案對比</b></p><p><b> 【表2】<
10、/b></p><p> 綜合考慮,為使電路簡化、運行穩(wěn)定,選用方案二。</p><p> 三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算</p><p><b> 【圖3】</b></p><p><b> 總體模塊設(shè)計▲</b></p><p> 1、時鐘控制系統(tǒng):使用上升時
11、序,個位、十位兩片74192。進位關(guān)聯(lián)使用個位TCU=十位UP實現(xiàn)(Terminal Count Up (Carry) Line)。數(shù)據(jù)狀態(tài)通過判斷條件進入選擇器74153。判斷條件成立后執(zhí)行清零。</p><p> 2、時序Sx控制:使用7473改裝的TFF2個,實現(xiàn)S1→S2→S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。</p><p> ↑ ↓</p><p> 3、
12、判斷時鐘、Sx:判斷74192和7473的狀態(tài),滿足條件輸出74192的清零使能和7473的CLK信號。</p><p> 4、翻譯Sx-LED,翻譯S1、S2、S3對應(yīng)LED的5個狀態(tài):</p><p> 5、輸出調(diào)整電路,令緊急電平開關(guān)控制LED的狀態(tài)。</p><p> 四、總電路工作原理及元器件清單</p><p><b&
13、gt; 1.總原理圖</b></p><p><b> 【圖4】</b></p><p> 2.電路完整工作過程描述(總體工作原理)</p><p><b> 【圖5】</b></p><p><b> 數(shù)據(jù)線分配▲</b></p><
14、p><b> 【表3】</b></p><p><b> 數(shù)據(jù)線連接</b></p><p><b> 【表4】</b></p><p> 74192工作狀態(tài)(個位)</p><p><b> 注:不填=0</b></p>&
15、lt;p><b> 【表5】</b></p><p> 74192(2)工作狀態(tài)(十位)</p><p><b> 注:不填=0</b></p><p><b> 【表6】</b></p><p> 7473工作狀態(tài)(雙T觸發(fā)器)</p><
16、p> 用JKFF構(gòu)成TFF</p><p><b> 則有:</b></p><p> 使2個T觸發(fā)器的4狀態(tài)循環(huán)變?yōu)?狀態(tài)循環(huán),使用作系統(tǒng)狀態(tài)。</p><p> 由選擇器74153判斷。</p><p><b> 【圖6】</b></p><p><
17、b> 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖▲</b></p><p><b> 【表7】</b></p><p> 74153工作狀態(tài)(數(shù)據(jù)選擇器)</p><p><b> 【圖7】</b></p><p> 74153 Turth Table▲</p><p><
18、b> 【圖8】</b></p><p> 74153 Logic Symbol▲</p><p><b> 【表8】</b></p><p> 74138工作狀態(tài)(3-8線譯碼器)</p><p> 由于74138輸出的是而不是,另外需要實現(xiàn)+的邏輯,所以增加G6~G1來調(diào)整線路。后一頁附圖。
19、</p><p><b> 【圖9】</b></p><p> 74138 Turth Table▲</p><p><b> 【圖10】</b></p><p> 74138 Connection Diagrams▲</p><p><b> 【圖11】
20、</b></p><p> 輸出調(diào)整電路(G6~G10)▲</p><p><b> 【表9】</b></p><p><b> 3.元件清單</b></p><p><b> 五、仿真調(diào)試與分析</b></p><p> 仿真使用
21、EWB5.12。</p><p><b> 1、仿真技巧</b></p><p> 仿真過程中遇到了很多的問題,在遇到問題后根據(jù)除出現(xiàn)的情況按照邏輯真值表進行調(diào)整。使用EWB5.12的一些技術(shù)或仿真中的事項標記如下:</p><p> ?、?、元件調(diào)整:雙擊原件即可調(diào)整原件參數(shù)。如果在運行狀態(tài),這個操作會導致總電源的關(guān)閉。</p>
22、<p> ?、?、EWB中有紅綠藍三色燈,而紅綠燈需要紅綠黃三色,所以模擬中用藍燈代替黃燈。</p><p><b> ?、邸⒔泳€問題:</b></p><p> 當且僅當元件、結(jié)點不移動的情況下,連線不移動,新接連線會自動調(diào)整,可用鼠標移動到線上拖動,若線上出現(xiàn)小方框,說明線太密,不能移動。</p><p> 連線不能傾斜,全
23、部橫向或豎向。</p><p> 當?shù)谌c需要連接在線上是,可以從端點拖動到線上。EWB不允許出現(xiàn)懸空線,也不允許從導線開始延伸到端點。</p><p> 要連接兩條懸空線AB,可以先利用第三個端點E引一條線到B,再移動E上的線到A。再棄置E。</p><p> ?、?、器件、結(jié)點圈選以后可以整體移動。圈內(nèi)的器件、結(jié)點相對位置不會移動,導線兩端均在圈內(nèi)則不移動,導
24、線兩端在圈外亦不移動。導線一端在圈內(nèi),一端在圈外則會自動調(diào)整。</p><p> ?、?、調(diào)試、連線過程中使用額外的指示燈,并給跨芯片導線編號有利于檢錯。</p><p><b> 2、仿真記錄:</b></p><p> 仿真過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題,電路運行正常,“五1⑤”的指示燈狀態(tài)與LED紅綠燈運行狀態(tài)匹配。</p><
25、p><b> 【表10】</b></p><p> 仿真中的關(guān)鍵邏輯電平記錄</p><p><b> 全部高電平有效</b></p><p> 1=High Level</p><p> 0=Low Level</p><p> X=Don’t Care&
26、lt;/p><p><b> —=None</b></p><p> 0-5=0 To 5</p><p><b> 【圖12】</b></p><p><b> 仿真截圖</b></p><p><b> 見下一頁</b>&
27、lt;/p><p> 附表:文中圖、表目錄</p><p> 7473雙j-k觸發(fā)器(帶清除端)</p><p><b> 負邊沿J-K觸發(fā)器</b></p><p> Dual JK FF(Clr)</p><p><b> JKFF</b></p>&
28、lt;p><b> 7473</b></p><p><b> JK觸發(fā)器</b></p><p> 7473替代的T觸發(fā)器</p><p> JK觸發(fā)器包含SR觸發(fā)器和T觸發(fā)器的功能</p><p> J=K=T,則得到T觸發(fā)器。</p><p> 747
29、3替代的T觸發(fā)器</p><p><b> T觸發(fā)器</b></p><p> 74138 3-8線譯碼器/多路轉(zhuǎn)換器</p><p> 雙列直插16腳3-8線譯碼器</p><p> 3-to-8 DEC</p><p> 3-To-8-Line Demultiplexer</
30、p><p> Decoder/Demultiplexer</p><p> 使能端S0=1,使能;S0=0,禁止。</p><p> S2=S3=0使能,S2+S3=1禁止。</p><p> 輸出Y0—Y7為低電平有效。</p><p> 74153雙4選1數(shù)據(jù)選擇器/多路選擇器</p><
31、p> Dual 4-to-1 Data Sel/MUX</p><p> Dual 4-input Multiplexer</p><p><b> 74153</b></p><p> 74192同步可逆計數(shù)器(bcd,二進制)</p><p> PRESETTABLE BCD/DECADE UP/DO
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