1、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主电路状态
2、S1R S1G S2Y S3R S3GS1 1 1S2 1S3 1 1S4 1 1灯数 南北 R2 东西 G2 东南西北Y4东西 R2 南北 G2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 个灯。12342、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、主电路实现 S1S2S3 状态的转换， 、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、可以用触发器，也可以用锁存器或使能电路。、实现 S115S，S25S，S310S方案一、S1-S3 使用 2 个 SR 锁存器，设
3、置 00，01，10 三个状态。、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。、使用 4 个 JK 触发器，实现 16 位计数。方案二、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。、S4 使用或门、非门实现，从【表 1】可知：41SR(不能出现红绿同时亮的情况)G(不能出现红黄同时亮的情况 )2Y43SR(不能出现红绿同时亮的情况 )、使用 74192 同步可逆 10 进制计数
4、器（8421 码）2 个方案对比【表 2】方案 项目 实现方法 优点 缺点S1-S3 2 个锁存器 简单 电平触发，与时钟信号不匹配S4 触发器 解除紧急（S4）后指定回到 S1一T 4 个 JK 触发 复杂器S1-S3 2 个 T 触发器 下降脉冲触发，与时钟信号匹配S4 或门、非门 解除紧急（S4）后回到S1/S2/S3 任一状态，不固定二T 2 个 74192 计数器容易处理，可显示数值综合考虑，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（Term
5、inal 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 S1S2S3 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 SxLED，翻译 S1、S2、S3 对应 LED 的 5 个状态：GSRYS3,2,15、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】2电路完整工作过程描述（总体工作原理）【图 5】数据
6、线分配【表 3】数据线连接序号名称触发方式条件 输出源 输入 A(Emergency) 1 紧急状态信号“紧急”电平开关741383CG91G101 B/74192 1 判断个位达到 5 74192G0 74153B C/74192(2) 1 判断十位达到 1 74192(2)3QA7415341C2112C1132C3TCU(Terminal Count Up (Carry) Line)个位从 90 同时输出一个脉冲7419212CO或称 TCU74192(2)5UP或称 CPUECLR/74153清零使能 1B、C/74192Q0、Q1/7473的逻辑函数74153G474192G1741
7、92(2)G2 Q0/7473 0,1 状态触发条件 7473121Q741381A7415314A Q1/7473 0,1 状态触发条件 747392Q741382B7415311G【表 4】74192 工作状态（个位）02QB741927 741926 741922 741923 74192 74192B321Q0数码管 B0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 5 10 1 1 0 60 1 1 1 71 0 0 0 81 0 0 1 9注：不填0【表 5】74192(2)工作状态（十位）0QC741927 741926
8、741922 741923 74192 74192B321Q0数码管 C0 0 0 0 00 0 0 1 1 1注：不填0【表 6】7473 工作状态（双 T 触发器）用 JKFF 构成 TFF则有：01110QTJK101*Q使 2 个 T 触发器的 4 状态循环变为 3 状态循环，使用 作系统状态。10由选择器 74153 判断。10CL747392Q121Q747382Q131Q状态 1Q010持续时间S1 00 11 15SS2 01 10 5SS3 11 00 10S【图 6】状态转换图【表 7】74153 工作状态（数据选择器）2Y1ECLR/7453749074192313132
9、000QbaCbIIBQAPIN输入 输出747392Q121Q7415314 741532 741531 74192(2) 74153G4状态 1Q0ABEaC ECLRS1 00 0 1 0 aIC21S2 01 1 1 0 31输入 输出747392Q121Q7415314 741532 7415315 74192(2) 74153G4状态 1Q0ABEbC ECLRS3 11 1 0 bIC311状态 CLK743Q74374192B(2)S1 1 0 0 1 1S2 1 0 1 1 XS3 1 1 1 X 12YECLR/7453KPINS0 选择输入 Common Select I
10、nputE 选通输入 Enable (Active Low) InputI0,I1 数据输入 Multiplexer InputsZ 输出 Multiplexer Output【图 7】74153 Turth Table【图 8】74153 Logic Symbol【表 8】74138 工作状态（3-8 线译码器）y)A(Emergnc73410CQBPIN74153PIN3 2 1 输出 LED LED LED LED LED74153NameBAYRS1GYS2R3GSS1 0 0 0 01 1S2 0 0 1 1 1S3 0 1 1 3Y1 11 0 0 41 11 0 1 51 11
11、1 0 6Y1 1S41 1 1 71 1C/492()40YSRG12C/7492()433YSRG由于 74138 输出的是 而不是 ，另外需要实现+的逻辑，所以增加YG6G1 来调整线路。后一页附图。【图 9】74138 Turth Table【图 10】74138 Connection Diagrams【图 11】输出调整电路（G6 G10）【表 9】3元件清单元件序号 型号 主要参数 数量 备注74192 74LS192 十进制、LOAD 低电平有效 174192(2) 74LS192 十进制、LOAD 低电平有效 174153 74LS153 2 组数据 4 选 1 选择器使能端
12、Ea、Eb 低电平有效17473 74LS73 JKT，2 个 T 触发器 174138 74LS138 3-8 线译码器 1G0 74LS00+74LS04 2 输入与门 1G1、G2 74LS00 2 输入与非门 1G3、G6、G7、G874LS04 2 输入非门 1G4、G9、G1074LS02+74LS04 2 输入或门 1G5 74LS86 2 输入异或门 1五、仿真调试与分析仿真使用 EWB5.12。1、仿真技巧仿真过程中遇到了很多的问题，在遇到问题后根据除出现的情况按照逻辑真值表进行调整。使用 EWB5.12 的一些技术或仿真中的事项标记如下：、元件调整：双击原件即可调整原件参数
13、。如果在运行状态，这个操作会导致总电源的关闭。、EWB 中有红绿蓝三色灯，而红绿灯需要红绿黄三色，所以模拟中用蓝灯代替黄灯。、接线问题：当且仅当元件、结点不移动的情况下，连线不移动，新接连线会自动调整，可用鼠标移动到线上拖动，若线上出现小方框，说明线太密，不能移动。连线不能倾斜，全部横向或竖向。当第三点需要连接在线上是，可以从端点拖动到线上。EWB 不允许出现悬空线，也不允许从导线开始延伸到端点。要连接两条悬空线 AB，可以先利用第三个端点 E 引一条线到 B，再移动 E上的线到 A。再弃置 E。、器件、结点圈选以后可以整体移动。圈内的器件、结点相对位置不会移动，导线两端均在圈内则不移动，导线
14、两端在圈外亦不移动。导线一端在圈内，一端在圈外则会自动调整。、调试、连线过程中使用额外的指示灯，并给跨芯片导线编号有利于检错。2、仿真记录：仿真过程中没有发现问题，电路运行正常， “五 1”的指示灯状态与 LED红绿灯运行状态匹配。【表 10】仿真中的关键逻辑电平记录全部高电平有效PIN7473974731274192G074192(2)374153G4数码管 数码管 LED LED LED LED LEDName 1Q 0 B个位 C十位ELR十位 个位 RS1GYS2R3GSS0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0S0S1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0S115s 0
15、0 0-1 0-1 0 0-1 0-5 1 1 0 0 0S1S2 0 01 01 1 1 1 5 10 10 01 0 0S25s 0 1 0 0 0 0 1-5 0 0 1 0 0S2S3 01 1 01 0 1 0 5 0 0 10 01 01S310s 1 1 0 0 0 0 1-9 0 0 0 1 1S3S1 10 10 0 01 1 1 0 01 01 0 10 10S4 1 1 0 0 0 0-1 X 1 0 0 1 01High Level0Low LevelXDont CareNone0-5=0 To 5【图 12】仿真截图见下一页S0：没有打开电源的状态。S1：东西方向绿灯
16、亮，南北方向红灯亮，时间15s。S0，S1，S2， S3 中任一状态下打开电源会进入 S1状态，数码管初始值为10。数码管最大显示为 14，出现“15”的瞬间进入下一状态。 （S2）S2：东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。数码管最大显示为 04，出现“05”的瞬间进入下一状态。 （S3）S3：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。数码管最大显示为 09，出现“10”的瞬间进入下一状态。 （S1）S4：如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。此状态，有且仅有所有红灯为 1，红绿灯不受主电路状态影响。附表：文中图、表目录页码 表序号 图序号 名称3 1 主电路状态与指示灯状态转换4
17、 1 显示电路设计5 2 1 个 7473 替代的 T 触发器5 2 方案对比6 3 总体模块设计8 4 总原理图9 5 数据线分配10 3 数据线连接11 4 74192 工作状态（个位）11 5 74192(2)工作状态（十位）12 6 7473 工作状态（双 T 触发器）12 6 状态转换图13 7 74153 工作状态（数据选择器）14 7 74153 Turth Table14 8 74153 Logic Symbol15 8 74138 工作状态（3-8 线译码器）16 9 74138 Turth Table16 10 74138 Connection Diagrams16 11
18、输出调整电路（G6G10）17 9 元件清单19 10 仿真中的关键逻辑电平记录20 12 仿真截图7473 双 j-k 触发器(带清除端)负边沿 J-K 触发器Dual JK FF(Clr)JKFF7473功能 输入 输出CLRPJKnQ1nnQ1n0 1清除 0 X X X1 0 0 10 1维持 1 1 X X1 00 1维持 1 0 0 1 00 1异步置1 1 1 0 1 1 0 00 1异步置0 1 0 1 1 0 0 10 1 1 0Toggle切换 1 1 1 1 0 0 1JK 触发器JKnQ1n00 0101 01 100 11 00 11 11 0QKJQJKJ*7473
19、 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。7473 替代的 T 触发器功能 输入 输出CLRPnQ1nnQ1n0 1清除 0 X X1 0 0 10 1维持 1 1 X1 00 1T 触发器 1 0 1 00 1 1 0Toggle切换 1 1 1 0 0 1T 触发器TnQ1n0010 111 0QT*http:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 24 页 共 30 页74138 3-8 线译码器/多路转换器双列直插 16 脚 3-8 线译码器3-to
20、-8 DEC3-To-8-Line DemultiplexerDecoder/Demultiplexer使能端 S01，使能；S0 0，禁止。S2S30 使能，S2+S31 禁止。输出 Y0Y7 为低电平有效。http:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 25 页 共 30 页http:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 26 页 共 30 页74153 双 4 选 1 数据选择器/多路选择器Dual 4-to-1 Data Sel
21、/MUXDual 4-input MultiplexerS0 选择输入 Common Select InputE 选通输入 Enable (Active Low) InputI0,I1 数据输入 Multiplexer InputsZ 输出 Multiplexer Output74153http:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 27 页 共 30 页http:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 28 页 共 30 页74192
22、同步可逆计数器(bcd,二进制)PRESETTABLE BCD/DECADE UP/DOWN COUNTER PRESETTABLE 4-BIT BINARY UP/DOWN COUNTERSynchronous Up/Down Decade Counters(dual clock lines)Synchronous Up/Down Counterhttp:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 29 页 共 30 页http:/【卓越商城 2100】-电信/移动/联通/魔兽/QQ/200 卡/200 充值诚信！快速！高效！您的最优化选择！第 30 页 共 30 页
