交通信号灯综合设计.doc

实验七 交通信号灯综合设计 一、实验目的 熟悉常用中规模器件的逻辑功能。 掌握组合逻辑电路与时序逻辑电路的综合设计方法。 3. 综合使用各种数字电路器件 二、 数字电路实验箱 各种常见中规模器件供选用 三、实验原理 如下图是交通灯信号控制电路。电路主要由控制器、定时器和秒脉冲发生器等部分组成。 整个交通信号灯主要由以下几种状态，本次设计仅设计南北，东西两道的两路交通灯，分别标为甲和乙，为了方便说明，做以下示意图: 交通灯运行主要有以下四种状态： 第一种：灯甲为绿灯亮，灯乙为红灯亮，此时东西向通行； 第二种：灯甲为黄灯亮，灯乙为红灯亮，此时东西向缓行； 第三种：灯甲为红灯亮，灯乙为红绿亮，此时南北向通行； 第四种：灯甲为红灯亮，灯乙为红黄亮，此时南北向缓行。 为了达到上述运行状态，本次设计采用74LS161,74LS00实现。 74LS161为异步清零计数器。~CLR端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为“0”。74LS161具有同步置数功能，在~CLR端无效时，~LOAD段输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入ABCD，及同步预置功能。~CLR和~LOAD都无效，ENT或ENP任意一个为低电平，计数器处于保持功能，及输入状态不变。只有四个控制输入都为高电平，计数器才能实现模16加法计数。示意图与功能表如下： ~CLR ~LOAD ENT ENP CP D C B A QD QC QB QA 0 X X X X X X X X 0 0 0 0 1 0 X X ↑ D C B A D C B A 1 1 0 X X X X X X 保持 1 1 X 0 X X X X X 保持 1 1 1 1 ↑ X X X X 计数 本次实验所选用的74LS00是二输入端四与非门，这个集成电路中包含了四个二输入端的与非门。其中A、B为输入端，Y为输出端，电路逻辑为： 实验内容 实验要求：设计交通信号灯控制电路，实现交叉十字路口交通控制 设计思路及步骤： 首先，根据设计要求，列写出电路工作状态及功能： 控制状态 信号灯状态 车道运行状态 1 甲绿，乙红 南北车道通行，东西禁止 2 甲黄，乙红 南北车道缓行，东西禁止 3 甲红，乙绿 东西车道通行，南北禁止 4 甲红，乙黄 东西车道缓行，南北禁止 根据上面的运行状态，进行分析设计，为了简单起见，假定每次红灯亮6秒，绿灯亮四秒，黄灯亮两秒。 该序列信号的周期为12CP，采用74LS161，该计数器有16个状态，根据要求，选取其中12个状态进行设计，采用置数法设计: 状态转换图如下： QD QC QB QA 信号灯甲 信号灯乙 红L1 黄L2 绿L3 红L4 黄L5 绿L6 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 由此可得输出函数的表达式为： 根据上述关系，可得电路连接图： 下面是前面所述四种状态的仿真结果： 状态一 状态二 状态三 状态四 实验七 交通信号灯综合设计 北 灯甲 灯乙 灯甲 灯乙 北 2 1