1、數字邏輯課程設計報告姓名:學號:選課號:一、設計題目交通燈控制器二、設計要求1.1. 東西方向為主干道，南北方向為副干道；2.2. 主干道通行 4040 秒后，若副干道無車，仍主干道通行，否則轉換；4.4. 換向時要有 4 4 秒的黃燈期；5.5. 南北通行時間為 2020 秒，至叩寸間則轉換，若未到時，但 是南北方向已經無車，也要轉換。6 6 .附加：用數碼管顯示計時。三、設計過程1.1.交通控制燈總體設計方案整個交通控制燈電路可以用主控電路控制交通燈電路的亮燈順序，用計數器控制亮燈時間并給譯碼器輸入信號以便數碼管顯示時間，用函數發生器產生頻率為 1Hz1Hz 的矩形波信號以供計數器計數。框

2、 圖如下：十字路口車輛運行情況只有 4 4 種可能(在副干道有車時)：(1)(1)設開始時主干道通行，支干道不通行，這種情況下主綠燈和 支紅燈亮，持續時間為 40s40s。(2)(2)40s40s 后，主干道停車，支干道仍不通行，這種情況下主黃燈 和支紅燈亮，持續時間為 4s4s。(3)(3)4s4s 后，主干道不通行，支干道通行，這種情況下主紅燈和支 綠燈亮，持續時間為 20s20s。(4)(4)20s20s 后，主干道仍不通行，支干道停車，這種情況下主紅燈 和支黃燈亮，持續時間為 4s4s。4s4s 后又回到第一種情況，如此循環反 復。因此，要求主控制電路也有 4 4 種狀態，設這 4 4

3、 種狀態依次為：S0S0、S1S1、S2S2、S3S3。即:74LS160N5V這四個狀態可以用用一個 4 4 進制的異步清零計數器(74LS160)(74LS160)進 行控制并作為主控部分， 控制亮燈的順序。 再用兩片計數器(74LS160)(74LS160) 控制亮燈時間，分別計數 4040、2020、4 4。2 2.主控電路QAQBQCQDRCOENPENT-LOAD-CLRCLK2VCC74LS160N5V主控電路是由一塊 74LS16074LS160 接成的 4 4 進制計數器，即當 QCQC 為 1 1 時用異步清零法立刻將計數器清為零，同時，另外兩片74LS16074LS160

4、 計數器產生的清零信號與主控電路的計數器的計數 CLKCLK 連接，即當計 數器一次計數完成后（一種的狀態的亮燈時間過后），計數器清零，同時主控電路 CLKCLK接收一個脈沖，跳至下一狀態。如此循環變可實 現四個狀態的輪流轉換。3 3計數器計數器的作用：一是根據主干道和副干道車輛運行時間以及黃燈 切換時間的要求，進行 40s40s、20s20s、4s4s 3 3 種方式的計數；二是向主控 制器發出狀態轉換信號，主控制器根據狀態轉換信號進行狀態轉換。計數器除需要單位脈沖作時鐘信號外， 還應受主控制器的狀態控 制。計數器的工作情況為：計數器在主控制器進入狀態 S0S0 時開始 40s40s 計數；

5、若在S0S0 狀態的 40s40s 過后，副干道沒有車，則使主控制器始終 清零，保持在 S0S0 狀態 （單刀雙擲開關處于高電平） ， 繼續保持主干道 路燈亮， 副干道紅燈亮。40s40s后如果副干道有車，則恢復主控制器正 常狀態（單刀雙擲開關處于低電平），計數器產生歸零脈沖，并向主 控制器發出狀態轉換信號，使計數器歸零，主控制器進入狀態 S1S1， 計數器開始 4s4s 計數， 4s4s 后又產生歸零脈沖，并向主控制器發出狀態 轉換信號，使計數器歸零，主控制器進入狀態S2,S2,計數器開始 20s20s計數；如果副干道一直有車則 20s20s 后也產生歸零脈沖， 使主控制器進 入 S3S3狀

6、態，如果在 20s20s 內沒有車，則給主控制器傳送一個脈沖信號 （即按下按鍵開關，此時單刀雙擲開關處于低電平） ，使主控制器直 接跳到 S3S3 狀態，同時計數器清零，計數器又開始 4s4s 計數；4s4s 后同樣產生歸零脈沖，并向主控制器發出狀態轉換信號，使計數器歸零, 主控制器回到狀態 so,so,開始新一輪循環。根據以上分析，設 40s40s、4s4s、20s20s、4s4s 計數的清零信號分別為AB B、CD,D,S0S0 狀態時副干道有車信號為 P P，S2S2 狀態時副干道有車信號 為 Q Q 則計數器的歸零信號 S S 為： S=A+B+C+D+QS=A+B+C+D+QA=Xo

7、X1 （Q2Q2 高位）B=XB=X Xi （Q1Q1 高位）C=C=XoX （Q2Q2 低位）D=D=XoXi （Q2Q2 低位）Q=1Q=1主控制器的歸零信號為：P=P= 莎蕩 1 1電路圖如下：74LS160Nss客 CLK74LS160N141315CLRCLR 是清零端，低電平有效；CLKCLK 是脈沖輸入端口，低電平有效；（一 般情況下 CLKCLK 為高電平有效，本次實驗 的 CLCLK K是低電平有效，設計電路要特別注意）ABCDABCD 數據輸入端；LOADLOAD 為預置端，低電平有效;QaQbQcQdQaQbQcQd 數據輸出端；74LS160 真值表清零預置使能時鐘預置

8、數據輸入輸出工作模式RDLDEPETCPD D D D3210Q Q Q Q32100XXXXXXXX0 0 0 0異步 7 冃零10XXTd3d2d1d0d3d2d1d0同步置數110XXXXXX保持數據保持11X0XXXXX保持數據保持1111TXXXX十進制計數加法計數四、設計結論1 1.數碼管時序圖時間砂）上圖是 0-18s0-18s 的時序圖，0-10S0-10S 內，低位從 0 0 變到 9 9,高位為 0 0, 當低位從 9 9 變為 0 0 時，高位從 0 0 變為 1 1,低位繼續計數至輸出 3939。2.2. 主控制器時序圖控制器由 0000 變為 0101，同時高位與低位

9、同時清零，進入狀態 S1S1 的計數，4s4s 后，主控制器由 0101 變為 1010,進入狀態 S2,S2,同時高位與低位 同時清零，進行 20s20s 的計數，之后進入 S3S3 狀態，最后再回到 S0S0 狀態, 如此循環。3.3.交通燈時序圖時間砂）當 40s40s 時，主控制器由 0000 變為 0101,則主干道綠燈滅，副干道不 變，在主控制器為 0101 的 4s4s 內，主干道黃燈一直亮，4s4s 后，主干道黃 燈滅，紅燈亮，副干道由紅燈變為綠燈，進入 S2S2 狀態；S2S2 狀態結束 時已經是總第 64s,64s,進入S3S3 時，主干道維持不變，副干道綠燈滅， 黃燈亮，

10、由 S3S3 進入 S0S0 時，主干道紅燈滅，綠燈亮，副干道黃燈滅， 紅燈亮，然后重復。4.4. 特殊情況（副干道無車）時序圖當主干道通行時，40s40s 后副干道無車，則將單刀雙擲開關撥至高電平（圖中雙擲開關一直處在高電平），由上圖可以看到 40s40s 后主控制 器仍處在 S0S0 狀態，兩個數碼管歸零，重新計數。當單刀雙擲開關撥至低電平，在 S2S2 狀態內(總第 44-64S44-64S 內),若副干道無車，則按下按鍵開關，給一個脈沖 (由于時間極短，原圖 中未能顯示，上圖中的脈沖式加上去的，便于觀察)，則主控制器直 接跳入 S2S2 狀態，同時譯碼管歸零，重新開始 S2S2 狀態的

11、計數。5.5. 結果分析通過以上分析，交通控制燈的要求全部實現。6.6. 設計中遇到的問題(1)(1) 交通 74LS16074LS160 的 CLKCLK 是低電平有效，設計的時候應特別注意；(2)(2) 剛開始設計時，把低位 74LS16074LS160 的 RCORCO 通過反相器連到高位 的 CLKCLK 上，結果發現當低位數碼管顯示 9 9 時，高位已經變成 1 1,后 改成現在的連接方式，即并行級聯方式。(3)(3)剛開始總的設計思路總想不出來，后來通過翻閱有關書籍和上 網查詢，最終確定了試驗總體思路；（4 4）實驗中 CLKCLK 的產生本應使用 555555 定時器，但沒有調出來，由于 電子實驗課上使用的是 1Hz1Hz 的函數發生器產生脈沖，故本實驗也采 用這種方式。7 7設計心得和體會本次實驗采用 multisimmultisim 搭建電路，最后仿真成功。 設計過程中出 現了不少問題， 因為根本就不知道從哪里入手，