數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計-交通燈控制邏輯電路設(shè)計實驗報告

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計</p><p>　　題目：　交通燈控制邏輯電路設(shè)計實驗報告 </p><p>　　院 系：工學(xué)院電氣與電子工程系</p><p>　　專 業(yè)： 自動化　　　　　 </p><p>　　班 級： 自動化**** 　　 </p><p>　　姓

2、 名： *** 　　　 </p><p>　　學(xué) 號： ******** 　 </p><p>　　指導(dǎo)教師： *** 　　　　 </p><p><b>　　二〇一七年 六月</b></p><p><b>　　一、實驗?zāi)康模?lt;/b>

3、;</p><p>　　1. 熟悉Multisim仿真軟件的主要功能和使用。</p><p>　　2. 熟悉各種常用的MSI時序邏輯電路的功能和使用。</p><p>　　3. 運用邏輯設(shè)計知識，學(xué)會設(shè)計簡單實用的數(shù)字系統(tǒng)。</p><p>　　二、實驗任務(wù)及要求：</p><p>　　1.設(shè)計一個甲干道和乙干道交叉十

4、字路口的交通燈控制邏輯電路。每個干道各一組指示燈（紅、綠、黃）。要求：當甲干道綠燈亮16秒時，乙干道的紅燈亮；接著甲干道的黃燈亮5秒，乙干道紅燈依然亮；緊接著乙干道的綠燈亮16秒，這時甲干道紅燈亮；然后乙干道黃燈亮5秒，甲干道紅燈依然亮；最后又是甲干道綠燈亮，乙干道變紅燈，依照以上順序循環(huán)，甲乙干道的綠紅黃交通指示燈分別亮著。</p><p><b>　　2.要求：</b></p>

5、;<p>　?。?）分析交通燈狀態(tài)變換，畫出基于格雷碼順序的交通燈控制狀態(tài)圖。</p><p>　?。?）設(shè)計時序邏輯電路部分，寫出完整的設(shè)計過程，畫出邏輯電路圖。在Multisim仿真平臺上，搭建設(shè)計好的該單元電路，測試驗證，將電路調(diào)試正確。</p><p>　?。?）設(shè)計組合邏輯電路部分，寫出完整的設(shè)計過程，畫出邏輯電路圖。在Multisim仿真平臺上，搭建設(shè)計好的該單元

6、電路，測試驗證，將電路調(diào)試正確。</p><p>　?。?）用74LS161計數(shù)器構(gòu)造16秒定時和5秒定時的定時電路，畫出連線圖。在Multisim仿真平臺上，選用74LS161芯片連線，測試驗證，將電路調(diào)試正確。</p><p>　?。?）在Multisim仿真平臺上形成整個系統(tǒng)完整的電路，統(tǒng)調(diào)測試結(jié)果。</p><p>　　三、設(shè)計思路與基本原理：</p&

7、gt;<p>　　依據(jù)功能要求，交通燈控制系統(tǒng)應(yīng)主要有定時電路、時序邏輯電路及信號燈轉(zhuǎn)換器組合邏輯電路組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中定時電路控制時序邏輯電路狀態(tài)的該表時間，時序邏輯電路根據(jù)定時電路的驅(qū)動信號而改變狀態(tài)，進而通過組合邏輯電路控制交通燈系統(tǒng)正常運行。</p><p>　　在各單元電路的設(shè)計順序上，最先設(shè)計基礎(chǔ)格雷碼順序的交通燈控制狀態(tài)圖，由此確定時序邏輯電路的設(shè)計，并完成該部分電路

8、的調(diào)試。接著在設(shè)計好時序路邏輯電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)狀態(tài)輸出設(shè)計組合邏輯電路，并完成該部分的調(diào)試。最后完成定時電路的設(shè)計與調(diào)試。整合電路，形成整個系統(tǒng)完整的電路，統(tǒng)調(diào)測試結(jié)果。</p><p>　　圖 1 交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　各單元電路設(shè)計與調(diào)試：</p><p>　　時序邏輯電路的設(shè)計與調(diào)試</p><p>　　分析交通

9、燈狀態(tài)變換，畫出基于格雷碼順序的交通燈控制狀態(tài)表。由表可知交通燈變換共有4種狀態(tài)，因此需要兩個觸發(fā)器來控制其狀態(tài)輸出從00→01→11→10→00的狀態(tài)循環(huán)。實驗中采用兩個D觸發(fā)器設(shè)計電路。</p><p><b>　　畫出二進制碼狀態(tài)表</b></p><p>　　分別畫出Q0、Q1的卡諾圖,由卡諾圖得到激勵方程：</p><p>　　D1(

10、t+1)=Q0 D0(t+1)=Q1</p><p>　　Q0卡諾圖 Q1卡諾圖</p><p>　　根據(jù)激勵方程連接電路，并在mulitsim上測試，電路圖如下：</p><p>　　組合邏輯電路的設(shè)計與調(diào)試</p><p>　　在設(shè)計好時序邏輯電路的基礎(chǔ)上，對照交通燈狀態(tài)轉(zhuǎn)化表，設(shè)計出相應(yīng)輸出狀態(tài)下的組

11、合邏輯電路并測試。電路圖如下：</p><p>　　定時電路的設(shè)計與調(diào)試</p><p>　　定時電路部分設(shè)計是交通燈系統(tǒng)設(shè)計的核心所在。按題目要求，用74LS161設(shè)計出的電路需要能有16秒定時器與5秒定時器功能?？紤]到需要用到74LS161的記滿16進位功能，所以在16秒定時器的預(yù)置數(shù)是0000，在5秒定時器的預(yù)置數(shù)為1011，不難發(fā)現(xiàn)，其中C的預(yù)置位都為0，故將其直接接地即可。 在1

12、6秒定時器中預(yù)置位A=B=D=0，在5秒定時器中預(yù)置位A=B=D=1，而他們對應(yīng)的狀態(tài)Q1Q0分別為00、11和01、10。不難發(fā)現(xiàn)，A=B=D=Q1⊕Q0，所以可以采取該方法預(yù)置輸入。至于清零端，可采取記滿進位信號來控制。電路圖如下：</p><p><b>　　整體電路設(shè)計與調(diào)試</b></p><p>　　在完成了各部分電路的設(shè)計后，整合電路，完成整個交通燈系統(tǒng)

13、的設(shè)計與仿真。電路圖如下：</p><p>　　測試與調(diào)試說明（遇到的問題及解決辦法）</p><p>　　實驗結(jié)果提交的Multisim文件有定時器電路文件、時序電路文件、組合譯碼電路文件及完整的交通燈電路文件。如圖所示：</p><p>　　在設(shè)計過程中，在時序邏輯電路及組合邏輯電路中并未遇到問題，而在定時器設(shè)計電路中剛開始時如何設(shè)置預(yù)置位困擾了我。在咨詢同學(xué)下

14、，發(fā)現(xiàn)了可以利用Q0與Q1異或達到要求的目的。</p><p><b>　　總結(jié)與體會</b></p><p>　　這次交通燈系統(tǒng)設(shè)計與仿真實驗不僅讓我鞏固了平常的知識，提高了自己運用所學(xué)數(shù)字設(shè)計的能力，而且很大程度開拓了我的思維。這不像實驗書中的實驗?zāi)菢咏o定電路圖，你只需要按圖連接元件就可以。這次實驗需要我們自己發(fā)散思維，自己設(shè)計電路，很有效的檢驗和提高了我的數(shù)電設(shè)