1、簡易交通燈控制邏輯電路設計一、設計任務與要求要求實現邏輯功能，在1-3狀態循環。1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s；2、東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s；3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s；4、如果發生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。二、方案設計與論證1、分解任務要求任務要求實際上就是4個狀態，不妨設：S1、東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s；S2、東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s；S3、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s；S4、如果發生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。【表1】主電路狀態與指示燈狀態轉換主電路狀態S1RS1GS2YS3

2、RS3GS111S21S311S411燈數南北R2東西G2東南西北Y4東西R2南北G2注:R，G，B紅，綠，黃燈。根據【表1】可知，設計電路只需要5組輸出端控制指示燈，指示燈都是以2個或4個一組。總計需要個燈。2、輸出指示燈狀態設計（顯示電路）【圖1】顯示電路設計3、主電路設計、主電路實現S1S2S3狀態的轉換，、另外可以在任何一個狀態進入S4，并能恢復正常工作狀態。實現、可以用觸發器，也可以用鎖存器或使能電路。、實現S115S，S25S，S310S方案一、S1-S3使用2個SR鎖存器，設置00，01，10三個狀態。、S4使用觸發器，當出現緊急情況，觸發器由“0”進入S4狀態“1”后，在解除緊

3、急時，恢復“0”，進入S1狀態。、使用4個JK觸發器，實現16位計數。方案二、S1-S3使用2個7473替代的T觸發器。【圖2】1個7473替代的T觸發器JK觸發器包含SR觸發器和T觸發器的功能，J=K=T，則得到T觸發器。、S4使用或門、非門實現，從【表1】可知：(不能出現紅綠同時亮的情況)(不能出現紅黃同時亮的情況)(不能出現紅綠同時亮的情況)、使用74192同步可逆10進制計數器（8421碼）2個方案對比【表2】方案項目實現方法優點缺點一S1-S32個鎖存器簡單電平觸發，與時鐘信號不匹配S4觸發器解除緊急（S4）后指定回到S1T4個JK觸發器復雜二S1-S32個T觸發器下降脈沖觸發，與時

4、鐘信號匹配S4或門、非門解除緊急（S4）后回到S1/S2/S3任一狀態，不固定T2個74192計數器容易處理，可顯示數值綜合考慮，為使電路簡化、運行穩定，選用方案二。三、單元電路設計與參數計算【圖3】總體模塊設計1、時鐘控制系統：使用上升時序，個位、十位兩片74192。進位關聯使用個位TCU十位UP實現（Terminal Count Up (Carry) Line）。數據狀態通過判斷條件進入選擇器74153。判斷條件成立后執行清零。2、時序Sx控制：使用7473改裝的TFF2個，實現S1S2S3狀態的轉換。3、判斷時鐘、Sx：判斷74192和7473的狀態，滿足條件輸出74192的清零使能和7

5、473的CLK信號。4、翻譯SxLED，翻譯S1、S2、S3對應LED的5個狀態：5、輸出調整電路，令緊急電平開關控制LED的狀態。四、總電路工作原理及元器件清單1總原理圖【圖4】2電路完整工作過程描述（總體工作原理）【圖5】數據線分配【表3】數據線連接序號名稱觸發方式條件輸出源輸入A(Emergency)1緊急狀態信號“緊急”電平開關741383CG91G101B/741921判斷個位達到574192G074153BC/74192(2)1判斷十位達到174192(2)3QA7415341C2112C1132C3TCU(Terminal Count Up (Carry) Line)個位從90同

6、時輸出一個脈沖7419212CO或稱TCU74192(2)5UP或稱CPUECLR/74153清零使能1B、C/74192Q0、Q1/7473的邏輯函數74153G474192G174192(2)G2Q0/74730,1狀態觸發條件7473121Q741381A7415314AQ1/74730,1狀態觸發條件747392Q741382B7415311G【表4】74192工作狀態（個位）7419277419267419227419237419274192B數碼管000000001100102001130100401015101106011171000810019注：不填0【表5】74192(2)

7、工作狀態（十位）7419277419267419227419237419274192B數碼管00000000111注：不填0【表6】7473工作狀態（雙T觸發器）用JKFF構成TFF則有：使2個T觸發器的4狀態循環變為3狀態循環，使用作系統狀態。由選擇器74153判斷。747392Q121Q747382Q131Q狀態持續時間S1001115SS201105SS3110010S【圖6】狀態轉換圖【表7】74153工作狀態（數據選擇器）輸入輸出747392Q121Q741531474153274153174192(2)74153G4狀態CECLRS1000101S2011101輸入輸出747392

8、Q121Q7415314741532741531574192(2)74153G4狀態CECLRS3111×01狀態S110011S21011XS3111X1S0選擇輸入Common Select InputE選通輸入Enable (Active Low) InputI0,I1數據輸入Multiplexer InputsZ輸出Multiplexer Output【圖7】74153 Turth Table【圖8】74153 Logic Symbol【表8】74138工作狀態（3-8線譯碼器）74153PIN321輸出LEDLEDLEDLEDLED74153NameS100011S2001

9、1S301111S410011101111101111111由于74138輸出的是而不是，另外需要實現+的邏輯，所以增加G6G1來調整線路。后一頁附圖。【圖9】74138 Turth Table【圖10】74138 Connection Diagrams【圖11】輸出調整電路（G6G10）【表9】3元件清單元件序號型號主要參數數量備注7419274LS192十進制、LOAD低電平有效174192(2)74LS192十進制、LOAD低電平有效17415374LS1532組數據4選1選擇器使能端Ea、Eb低電平有效1747374LS73JKT，2個T觸發器17413874LS1383-8線譯碼器1

10、G074LS00+74LS042輸入與門1G1、G274LS002輸入與非門1G3、G6、G7、G874LS042輸入非門1G4、G9、G1074LS02+74LS042輸入或門1G574LS862輸入異或門1五、仿真調試與分析仿真使用EWB5.12。1、仿真技巧仿真過程中遇到了很多的問題，在遇到問題后根據除出現的情況按照邏輯真值表進行調整。使用EWB5.12的一些技術或仿真中的事項標記如下：、元件調整：雙擊原件即可調整原件參數。如果在運行狀態，這個操作會導致總電源的關閉。、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。、接線問題：當且僅當元件、結點不移動的情況下，

11、連線不移動，新接連線會自動調整，可用鼠標移動到線上拖動，若線上出現小方框，說明線太密，不能移動。連線不能傾斜，全部橫向或豎向。當第三點需要連接在線上是，可以從端點拖動到線上。EWB不允許出現懸空線，也不允許從導線開始延伸到端點。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。、器件、結點圈選以后可以整體移動。圈內的器件、結點相對位置不會移動，導線兩端均在圈內則不移動，導線兩端在圈外亦不移動。導線一端在圈內，一端在圈外則會自動調整。、調試、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。2、仿真記錄：仿真過程中沒有發現問題，電路運行正常，“五1”

12、的指示燈狀態與LED紅綠燈運行狀態匹配。【表10】仿真中的關鍵邏輯電平記錄全部高電平有效PIN7473974731274192G074192(2)374153G4數碼管數碼管LEDLEDLEDLEDLEDName個位十位十位個位S00000000000S0S1000101011000S115s000-10-100-10-511000S1S200101111510100100S25s0100001-500100S2S301101010500100101S310s1100001-900011S3S11010001110010101010S4110000-1X100101High Level0Low

13、 LevelXDont CareNone0-5=0 To 5【圖12】仿真截圖見下一頁S0：沒有打開電源的狀態。S1：東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間15s。S0，S1，S2，S3中任一狀態下打開電源會進入S1狀態，數碼管初始值為10。數碼管最大顯示為14，出現“15”的瞬間進入下一狀態。（S2）S2：東西方向與南北方向黃燈亮，時間5s。數碼管最大顯示為04，出現“05”的瞬間進入下一狀態。（S3）S3：南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間l0s。數碼管最大顯示為09，出現“10”的瞬間進入下一狀態。（S1）S4：如果發生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。此狀態，有且僅有所有紅燈為1

14、，紅綠燈不受主電路狀態影響。附表：文中圖、表目錄頁碼表序號圖序號名稱31主電路狀態與指示燈狀態轉換41顯示電路設計521個7473替代的T觸發器52方案對比63總體模塊設計84總原理圖95數據線分配103數據線連接11474192工作狀態（個位）11574192(2)工作狀態（十位）1267473工作狀態（雙T觸發器）126狀態轉換圖13774153工作狀態（數據選擇器）14774153 Turth Table14874153 Logic Symbol15874138工作狀態（3-8線譯碼器）16974138 Turth Table161074138 Connection Diagrams16

15、11輸出調整電路（G6G10）179元件清單1910仿真中的關鍵邏輯電平記錄2012仿真截圖7473雙j-k觸發器(帶清除端)負邊沿J-K觸發器Dual JK FF(Clr)JKFF7473功能輸入輸出清除0XXX001110維持11XX0110維持1000110異步置1110011010異步置0101001110Toggle切換11101101001JK觸發器000110011010011101107473替代的T觸發器JK觸發器包含SR觸發器和T觸發器的功能J=K=T，則得到T觸發器。7473替代的T觸發器功能輸入輸出清除0XX001110維持11X0110T觸發器100110Toggle切換1101101001T觸發器0011011074138 3-8線譯碼器/多路轉換器雙列直插16腳3-8線譯碼器3-to-8 DEC3-To-8-Line DemultiplexerDecoder/Demultiplexer使能端S01，使能；S00，禁止。S2S30使能，S2+S31禁止。輸出Y0Y7為低電平有效。74153雙4選1數據選擇器/多路選擇器Dual 4-to-1 Data Sel/MUXDual 4-input MultiplexerS0選擇輸入Common Select InputE選通輸入Enable (