倒计时交通灯控制逻辑电路课程设计论文.doc

word文档 可编辑 课程设计说明书 课程名称： 数字电子技术课程设计 题 目： 倒计时交通灯控制逻辑电路 学生姓名： 专 业： 班 级： ____________ 学 号： 指导教师： 课 程 设 计 任 务 书 设计题目 倒计时交通灯控制逻辑电路设计 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20s。 2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s。 3、红绿灯变换3秒前，黄灯处于闪烁状态，红绿灯变换后黄灯熄灭。 4、采用两位数码管显示时间倒计时，倒计时结束红绿灯自动变换。 设计进程安排 1、 复习归纳触发器、计数器的逻辑功能 2、 查找常用器件的资料，包括： 型号 中文名称 英文名称 7473 双j-k触发器(带清除端) Dual JK FF(Clr) 7474 正沿触发双d型触发器(带预置端和清除端) Dual D-type FF(pre,clr) 74138 3-8线译码器/多路转换器 3-To-8-Line Demultiplexer 74153 双4选1数据选择器/多路选择器 Dual 4-to-1 Data Sel/MUX CD40192 同步可逆计数器(bcd,二进制) Synchronous Up/Down Counter CD4511 十进制/七段译码器 decimal counter/seven-phase decoder? 采用multisim辅助设计电路，并进行调试。 完成任务设计书。 总评成绩 word文档 可编辑 倒计时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20s。 2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s。 3、红绿灯变换3秒前，黄灯处于闪烁状态，红绿灯变换后黄灯熄灭。 4、采用两位数码管显示时间倒计时，倒计时结束红绿灯自动变换。 二、方案设计与论证 1、分解任务要求 任务要求实际上就是3个状态，不妨设： S1、东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间20s； S2、南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间20s； S3、黄灯闪烁，时间3s。 【表1】 主电路状态与指示灯状态转换 主电路 状态 S1R S1G S2Y S3R S3G S1 1 1 S2 1 S3 1 1 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，Y＝红，绿，黄灯。 根据【表1】可知，设计电路只需要3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） 按照【表1】，画出显示电路设想控制电路，如上图，这个电路有5个输入端，只要按照要求输入信号，可以达到设计要求。 3、显示电路的改进 由设想电路和状态表可以看出南北路红灯和东西路绿灯总是同时点亮和熄灭，南北路绿灯和东西路红灯也总是同时电路和熄灭，因此电路的输入控制端可以简化为3个，如右图所示。 4、主电路设计 ①、主电路实现S1→S2→S3状态的转换， ↑ ↓ ②、电路转换条件是时间，电路中需要时钟控制，即时序逻辑控制电路。 ③、实现S1＝20S，S2＝3S，S3＝20S 方案一 ①、S1-S3使用2个SR锁存器，设置00，01，10三个状态，这三种状态恰恰对应电路中S1、S2、S3三种状态。 ②、采用74LS74与外围元件构成脉冲发生器，用于产生脉冲信号。 ③、使用4个JK触发器，实现4位计数，作为倒计时显示电路用。 ④、采用2个CD4511和2个七段数码管作为倒计时显示电路。 方案二 ①、由D触发器74LS74与外围元件构成单稳态电路，用于S1、S2状态切换（S1、S2正好是相反的状态）。D触发器是边沿触发器，能够实现5、6管脚同时转换，即东西路和南北路的同时变换。 ②、黄灯闪烁电路 可以采用NE555振荡电路实现，接收到控制端的信号，NE555的第4管脚得电开始工作，第三脚可输出脉冲信号，并且调整C6或R23可以改变闪烁频率。 ③采用CD40192作为倒计时控制器件，其输出端可直接作为信号灯变化信号。 方案对比 方案 项目 实现方法 优点 缺点 一 ①S1-S3 2个锁存器 简单 电平触发，与时钟信号不匹配、无法实现闪烁功能 ②脉冲发生器 触发器 信号稳定 价格较高、电路结构复杂 ③计数电路 4个