1、1設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.1數(shù)字電子鐘1）時(shí)鐘能夠數(shù)字顯示“時(shí)”、“分”、“秒”，分別設(shè)計(jì)十二進(jìn)制/二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器子電路、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器子電路。2）具有校時(shí)功能，能夠快速校準(zhǔn)“時(shí)”、“分”、“秒”。3）時(shí)鐘具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，設(shè)計(jì)整點(diǎn)報(bào)時(shí)子電路。1.2汽車尾燈控制器 1、用6個(gè)個(gè)發(fā)光二極管模擬6個(gè)（汽車尾部左右各3個(gè)燈） 2、當(dāng)汽車正常行使時(shí)6個(gè)燈全滅 3、當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，左邊3個(gè)燈循環(huán)閃亮4、當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)時(shí)，右邊3個(gè)燈循環(huán)閃亮 5、當(dāng)汽車剎車時(shí)，6個(gè)燈全部閃亮1.3交通信號燈控制器 1）用紅、綠、黃三種發(fā)光二極管作為信號燈，用邏輯開關(guān)代替?zhèn)鞲衅髯鳛闄z測車輛是否到來的信號，設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號燈控制器。2

2、）遵循“紅燈停，綠燈行”，紅綠燈時(shí)間為60秒，設(shè)計(jì)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路。3）每次綠燈變紅燈過程中，要求黃燈先閃亮5s,以便行馳的車輛及時(shí)停止。4）或不用黃燈，使十字路口紅綠燈變換有5s的紅燈重疊時(shí)間。2設(shè)計(jì)目的掌握數(shù)字系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)方法；能夠熟練地、合理地選用集成電路器件；提高電路布局、布線及檢測和排除故障能力；熟悉用EDA工具完成對數(shù)字系統(tǒng)的仿真過程；培養(yǎng)書寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。3設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1數(shù)字電子鐘3.1.1電路原理：數(shù)字時(shí)鐘由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼現(xiàn)實(shí)、報(bào)時(shí)等電路組成。其中，振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器，直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度。由不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計(jì)時(shí)系統(tǒng)。將

3、標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入采用六十進(jìn)制的“秒計(jì)數(shù)器”，每累計(jì)60s就發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。“分計(jì)數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60min，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用二十四進(jìn)制或十二進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對一天24h或12h的累計(jì)。3.1.2總電路設(shè)計(jì)及說明（1）總體方案設(shè)計(jì)：圖1數(shù)字鐘組成框圖數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。在其進(jìn)位計(jì)數(shù)的基本功能上，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。數(shù)字鐘的結(jié)構(gòu)組成：1）晶體振蕩器電路2）分頻器電路3）時(shí)間計(jì)數(shù)單元4）譯碼

4、驅(qū)動(dòng)及顯示單元（2）單元電路設(shè)計(jì)：1)譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元圖2.譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示器選擇74LS248作為顯示譯碼電路；選擇數(shù)碼管作為顯示單元電路。由74LS248把輸進(jìn)來的二進(jìn)制信號翻譯成十進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰的方法連接的。在LT=RBI=1的條件下，及使能輸入BI/BRO=1時(shí)，鎖存器不工作，譯碼器的輸出隨輸入碼的變化而變化。而七段數(shù)字顯示器共陰極，輸入高電平有效，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)亮。2）時(shí)間計(jì)數(shù)單元 秒與分的個(gè)位與十位的連線電路圖3.秒的個(gè)位與十位連線電路計(jì)數(shù)器芯片74LS290的RO1和RO2是清零端，當(dāng)兩端都為1時(shí)，將清零，R91和R92是置“9”端。

5、清零時(shí)R91和R92中至少有一個(gè)端為0，不使置1以保證清零可靠進(jìn)行。當(dāng)給計(jì)數(shù)器的秒個(gè)位CP0端施加脈沖信號時(shí)，開始計(jì)數(shù)，輸出端Q0Q3將結(jié)果輸出給譯碼器。當(dāng)秒個(gè)位輸出結(jié)果是1010時(shí)，一方面將Q2,Q4的低電平通過與非門后的結(jié)果1再通過非門后的結(jié)果0輸送給秒十位的計(jì)數(shù)器CP0端，實(shí)現(xiàn)進(jìn)位，并驅(qū)動(dòng)秒十位計(jì)數(shù)器工作。另一方面Q2,Q4的高電平接到RO1和R02上，使秒個(gè)位自動(dòng)清零。由此，達(dá)到秒個(gè)位清零，并同時(shí)向十位進(jìn)位的目的。同理于秒十位，當(dāng)其輸出端結(jié)果為0110時(shí)，其Q2,Q3的結(jié)果接到RO1和R02SHA上，使秒自動(dòng)清零，分個(gè)位進(jìn)位。此時(shí)數(shù)碼顯示器的秒個(gè)位的數(shù)字從0變化到9，十進(jìn)制狀態(tài)；秒十位

6、在個(gè)位的進(jìn)位下從0變化到5，六進(jìn)制狀態(tài)。 同理于分個(gè)位與分十位。 時(shí)的連接電路：圖4.時(shí)的連線電路時(shí)個(gè)位是十進(jìn)制，而十位是三進(jìn)制，所以當(dāng)個(gè)位290的輸出端結(jié)果分別是1010，個(gè)位向十位進(jìn)位，同時(shí)當(dāng)十位為0010，個(gè)位為0100時(shí)，十位的Q2端結(jié)果輸給RO1，同時(shí)也輸給個(gè)位的RO2，個(gè)位的Q3端結(jié)果輸給R01，同時(shí)輸給十位R02，兩者同時(shí)作用，使數(shù)字到達(dá)24時(shí)而清零，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的功能。3）校時(shí)控制電路單元當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工出觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)

7、入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。圖5.校時(shí)控制電路根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號與校正信號可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖5所示該校時(shí)控制電路能實(shí)現(xiàn)對時(shí)部分的校時(shí)工作，當(dāng)按Space時(shí)，開關(guān)又端閉合信號源直接給時(shí)的計(jì)數(shù)器脈沖信號。這樣，小時(shí)數(shù)自動(dòng)上升，實(shí)現(xiàn)校時(shí)功能。4）石英晶體振蕩電路振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確的決定了數(shù)字鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確程度，通常選用石英晶體構(gòu)成振蕩器電路。一般來說，振蕩器的頻率越高，計(jì)數(shù)精度越高。常取晶振的頻率為32768HZ，因其內(nèi)部有15集2分頻集成電路，所以輸出端正好可得到1HZ的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。本

8、線路并未設(shè)計(jì)石英晶體振蕩電路，而是以信號發(fā)生器代替。同樣能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)鐘功能。（3）總體電路： 3.1.3電路仿真與調(diào)試結(jié)果（1)仿真環(huán)境：Multisim軟件 學(xué)習(xí)使用Multisim軟件，學(xué)會從該軟件上找到所需的芯片及元器件，由秒向時(shí)部分依次進(jìn)行設(shè)計(jì)并逐步仿真，從而發(fā)現(xiàn)問題能及時(shí)解決。（2)調(diào)試及制作將仿真后得到的結(jié)果通過實(shí)物表現(xiàn)出來，按照原理圖進(jìn)行實(shí)物連接，連接過程當(dāng)中逐步調(diào)試，以確保作品存在的問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并得到解決。3.1.4 使用設(shè)備儀器清單此電路由芯片數(shù)碼顯示器7SEG、譯碼器74LS248，計(jì)數(shù)器74LS290（依次從上而下），兩個(gè)校正電路（分別能單獨(dú)地對分和時(shí)校時(shí)），函數(shù)信號發(fā)

9、生器（產(chǎn)生1HZ信號），2個(gè)與非門，4個(gè)與門，2個(gè)非門，2個(gè)異或門。元件清單：6個(gè)7SEG數(shù)碼顯示器 6個(gè)74LS247譯碼器6個(gè)74LS161計(jì)數(shù)器 2個(gè)74LS00與非門芯片1個(gè)74LS04非門芯片 1個(gè)74LS02異或門芯片46個(gè)500歐姆的電阻 若干導(dǎo)線3.2汽車尾燈控制器3.2.1電路原理：（1）、總體邏輯結(jié)構(gòu) 汽車有四種運(yùn)行狀態(tài)，正常行駛，向右轉(zhuǎn)彎，向左轉(zhuǎn)彎，緊急剎車，分別用0,1對其進(jìn)行二進(jìn)制編碼，四種狀態(tài)分別對應(yīng)00,01,10,11，故可以用兩個(gè)開關(guān),作為汽車運(yùn)行信號的輸入。左右尾燈的循環(huán)順序點(diǎn)亮，以右尾燈為例，三個(gè)燈的狀態(tài)由000100010001000循環(huán)變化，那么可以利

10、用雙向移位寄存器對序列信號“100100”右移完成右尾燈的循環(huán)點(diǎn)亮。當(dāng)汽車剎車時(shí)，開關(guān)，移位寄存器由串行輸入改為并行輸入，并行輸入端為時(shí)鐘脈沖經(jīng)過二分頻后的信號；序列信號可由計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生，時(shí)鐘脈沖由555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。汽車的工作狀態(tài)如下表所示(“1”表示燈亮，“0”表示燈滅)：運(yùn)行狀態(tài)左尾燈右尾燈00正常行駛00000001向右轉(zhuǎn)彎00000010001000100010向左轉(zhuǎn)彎00000101010000000011緊急剎車000111000000111000（2）總體方案框圖根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，以及汽車尾燈邏輯關(guān)系的分析，得出設(shè)計(jì)該電路大體需要開關(guān)控制電路、驅(qū)動(dòng)顯示電

11、路、譯碼電路、時(shí)鐘脈沖信號產(chǎn)生電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路以組成汽車尾燈控制電路，其中驅(qū)動(dòng)顯示電路和譯碼電路共同構(gòu)成了尾燈電路。其控制關(guān)系如下圖（圖1）。圖1 總體方案圖3.2.2總電路設(shè)計(jì)及說明（1）進(jìn)制單元電路的設(shè)計(jì) 74160N的基本介紹下圖和下表分別為74160N的邏輯電路圖和功能表。圖2 74160N邏輯電路引腳圖表2 74160N的邏輯功能表CLKRCDLOADEPET工作狀態(tài)XXX01111X0111XX0X1XX101置零預(yù)置零保持保持（但C=0）計(jì)數(shù)利用74160N設(shè)計(jì)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器將同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160接成同步三進(jìn)制計(jì)數(shù)器（如圖3），該電路是采用異步置零法接成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)

12、計(jì)數(shù)器成QdQcQbQa=0011狀態(tài)時(shí)，擔(dān)任譯碼器的門G輸出低電平信號給RCO端，將計(jì)數(shù)器置零，回到0000狀態(tài)。 圖3 三進(jìn)制電路圖（2）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 圖4 時(shí)鐘電路圖（3）尾燈電路的設(shè)計(jì)1） 74LS138譯碼器的介紹下圖為3位二進(jìn)制138譯碼器,輸入的三位二進(jìn)制代碼共有8種狀態(tài),譯碼器將每個(gè)輸入代碼成對應(yīng)的一根輸出線上的高、低電平信號。例如當(dāng)輸入ABC=000時(shí)，A、B、C為0V，對應(yīng)取非均為3V。這時(shí)Y0輸出高電平（3.7），其他輸出端均為低電平（0.7V），于是將輸入的000代碼譯成了Y0端的高電平信號。圖5 138譯碼器引腳圖2）汽車尾燈電路采用發(fā)光二極管非門、與非門、電阻絲、1

13、38譯碼器接成汽車尾燈電路如圖6所示，其中138譯碼器輸入端接三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，輸出端接顯示電路，構(gòu)成了譯碼電路，而由發(fā)光二極管、電阻絲、與非門、非么構(gòu)成了顯示驅(qū)動(dòng)電路。在與非門的一端接譯碼電路，另一端接開關(guān)控制電路。圖6 汽車尾燈電路3）開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，在開關(guān)控制電路中當(dāng)J3斷開時(shí)，J1J2通過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換可控制汽車在左右轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈的閃爍情況，當(dāng)汽車緊急剎車時(shí)根據(jù)要求尾燈需全部閃爍故尾燈需要由J1J2及時(shí)鐘脈沖共同控制，此時(shí)J1J2J3全部閉合，J3閉合時(shí)，時(shí)鐘脈沖系統(tǒng)參與控制。其中G=J1J2+J2J1；A=（J1J2+J1J2+J1J2）+CLK可列寫出真值表(表3)表3 開關(guān)

14、控制電路真值表J1J2CLKGA00110101XXXCLK0110111CLK根據(jù)真值表選取開關(guān)、與非門非門等電子元件器件設(shè)計(jì)圖7的電路圖7 開關(guān)控制電路圖4）.尾燈總體電路圖圖8 尾燈控制總體電路3.2.3電路仿真與調(diào)試結(jié)果（1）時(shí)鐘信號源（CLK）的仿真說明：由于汽車尾燈是的點(diǎn)亮是給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動(dòng)作，所以汽車的尾燈在閃爍的時(shí)候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候是采用的555定時(shí)器設(shè)計(jì)的一個(gè)脈沖產(chǎn)生源，占空比約為50%，它產(chǎn)生的頻率F約為1.5HZ。然后通過計(jì)數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)候時(shí)間間隔約為0.5S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車

15、的動(dòng)作以采取相應(yīng)的動(dòng)作從而避免交通事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 高電平時(shí)間： 低電平時(shí)間： 占 空 比： 設(shè)計(jì)最后圖形如右圖所示： 高電平時(shí)間 =287.0ms 低電平時(shí)間 =217.0ms 占 空 比 D=56.9% 頻 率 F=1.98.仿真波形以及連接圖形：如下圖所示為在Multisim2001里仿真時(shí)的實(shí)際連接電路。其中端口3為輸出端，使用的時(shí)候只要將端口3接到CLK端即可。 圖2. 時(shí)鐘信號源（CLK）N555定時(shí)仿真結(jié)果圖形如下圖所示： 圖3. N555定時(shí)仿真分析：根據(jù)上圖分析結(jié)果，與預(yù)期結(jié)果一直，故設(shè)計(jì)正確。（2）汽車左轉(zhuǎn)彎的仿真在Multisim 2001下（以下的仿真都是在這

16、個(gè)軟件下，并且都是功能仿真）的仿真的電路圖。圖4.左轉(zhuǎn)彎仿真電路 仿真分析：如圖4所示當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00001011111000，由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1S2 S1 S0 =000的時(shí)候，r1 r2 r3 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅與實(shí)際相符合，所以正確。（3）汽車右轉(zhuǎn)彎仿真圖5.右轉(zhuǎn)彎仿真電路仿真分析：根據(jù)圖5有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00001011111000，r3 r2 r1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L

17、1L2L1L2L3全滅L1r3 r2r1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時(shí)候，r3 r2 r1變化順序?yàn)椋?00001011111000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：r1r1 r2r1 r2 r3全滅r1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =000的時(shí)候，r3 r2 r1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。（4）左右轉(zhuǎn)彎剎車仿真圖6.汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車仿真電路仿真分析：根據(jù)圖6有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00001011111000，r3 r2 r1=000由于輸出為

18、高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1r3 r2 r1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時(shí)候，r3 r2 r1變化順序?yàn)椋?00001011111000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：r1r1 r2r1 r2 r3全滅r1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時(shí)候，r3 r2 r1 ，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =100的時(shí)候，r3 r2 r1 ，L3 L2L1變化順序都為：000001011111000所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：全滅 r1。L1 r1r2，L1L2 r1 r2 r3

19、。 L1L2L3 全滅 S2 S1 S0 =000的時(shí)候，r3 r2 r1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。綜合以上1、2、3、4得知此電路的設(shè)計(jì)是正確的。3.2.4 使用設(shè)備儀器清單名稱參數(shù)及數(shù)量發(fā)光二極管六個(gè)譯碼器74LS138 一個(gè)計(jì)數(shù)器74LS161 一個(gè)TTL反向器74LS04 七個(gè)與非門74LS00 十個(gè)異或門74LS86 一個(gè)電阻200歐 八個(gè)直流電源VCC-5V 四個(gè)信號發(fā)生器方波（5V，200HZ）開關(guān)兩個(gè)3.3交通信號燈控制器3.3.1電路原理系統(tǒng)主要由控制器，定時(shí)器，顯示器，譯碼器，信號燈和秒脈沖號發(fā)生器組成。其中控制器是核心

20、部分，由它來控制定時(shí)器和譯碼器的工作；秒脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生定時(shí)器和控制器所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號；譯碼器輸出兩路燈的控制信號；定時(shí)器是這個(gè)設(shè)計(jì)方案中的難點(diǎn)，要找到合適的元器件來分別實(shí)現(xiàn)三種不同時(shí)間的定時(shí)功能，并且盡可能的使其電路不過于復(fù)雜。紅 黃 綠 綠（左）45秒定時(shí)器譯碼驅(qū)動(dòng)電路主控電路25秒定時(shí)脈沖信號發(fā)生器 紅 黃 綠5秒定時(shí)交通燈控制電路總體框圖3.3.2總電路設(shè)計(jì)及說明（1）秒脈沖電路 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器,使其產(chǎn)生需要的方波作為觸發(fā)器的CP脈沖,其原理電路圖如下:圖5 多諧振蕩器原理圖 由14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分頻器和振蕩器CC4060、BCD同步加法計(jì)數(shù)器C180構(gòu)成的秒信

21、號發(fā)生器。其原理電路圖如下:圖6 CC4060和C180構(gòu)成的秒信號發(fā)生器由于電路對脈沖的精確度要求不是很高而晶體振蕩需要分頻,所以采用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器. 由555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生5V,1Hz時(shí)鐘信號:由公式1.43/(R1+2R2)C=f和實(shí)際情況取得 R1=47K,R2=36K,C1=10F,C2=0.01F. 考慮到計(jì)數(shù)部分設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，對時(shí)鐘脈沖進(jìn)行五分頻，分頻器為74LS161構(gòu)成的異步清零五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖7 五進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖 （2） 主控電路交通燈態(tài)序分析：（1）主車道綠燈亮，支車道紅燈亮。表示主車道上的車輛允許通行，支車道禁止通行。綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間隔45秒時(shí)，

22、控制器發(fā)出狀態(tài)信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（2）主車道黃燈亮，支車道紅燈亮。表示主車道上未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行，支車道禁止通行。黃燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔5秒時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（3）主車道紅燈，綠（左）燈亮，支車道紅燈亮，表示主車道上車輛左拐進(jìn)入支道，支車道禁止通行，如圖3。紅燈，綠（左）燈亮足規(guī)定時(shí)間間隔25秒時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。（4）工作狀態(tài)同（2）。（5）主車道紅燈亮，支車道黃燈亮。表示主車道禁止通行，支車道上的車輛允許通行綠燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔25秒時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài)。圖8 主道車輛左拐示

23、意圖（6）主車道紅燈亮，支車道黃燈亮。表示主車道禁止通行，支車道上位過縣停車線的車輛停止通行，未過停車線的車輛停止通行，已過停車線的車輛繼續(xù)通行。黃燈亮足規(guī)定的時(shí)間間隔5秒時(shí)，控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到第（1）種工作狀態(tài)。交通指示燈以上6種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由控制器進(jìn)行控制的。設(shè)控制器的四種狀態(tài)編碼為000、001、010、011、100、101，并分別用S0、S1、S2、S3、S4、S5表示，則控制器的工作狀態(tài)及功能如下表所示，控制器應(yīng)送出主、支車道紅、黃、綠燈、綠（左）燈的控制信號。 表1 車道運(yùn)行狀態(tài)表態(tài)序主干道支道時(shí)間/秒S0綠燈亮 通車紅燈亮 停45S1黃燈亮 停紅燈亮 停5

24、S2紅,綠（左）燈亮 左轉(zhuǎn)紅燈亮 停25S3黃燈亮 停紅燈亮 停5S4紅燈亮 停綠燈亮 通車25S5紅燈亮 停黃燈亮 停5 主道 支道紅 黃 綠紅 黃 綠 綠（左）譯碼驅(qū)動(dòng)電路 主控電路 5秒定時(shí)、顯示25秒定時(shí)、顯示45秒定時(shí)、顯示 時(shí)基電路圖9 主控狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由上述狀態(tài)轉(zhuǎn)換可得用標(biāo)號U01的74LS161構(gòu)成同步置數(shù)的六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，表示信號燈的六種狀態(tài)：圖10 74LS161管腳圖管腳圖介紹：時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0P3清零/MR使能CEP，CET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0Q3以及進(jìn)位輸出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)表二 74LS

25、161真值表輸 入 輸 出 CR CPLD EPETD3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 d c b a d c b a 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 狀態(tài)碼加1（3）定時(shí)電路定時(shí)器由與系統(tǒng)秒脈沖（由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器提供）同步的計(jì)數(shù)器構(gòu)成。計(jì)數(shù)器選用集成電路74ls160進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡便。74LS161是4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有異步清零、同步置數(shù)的功能。（1）5S定時(shí)：555時(shí)基電路發(fā)送單位脈沖給標(biāo)號U02的74LS161 計(jì)數(shù)器完成5S定時(shí)的功能，同時(shí)U02的TC發(fā)出進(jìn)位信號給主控電路，從而改變其

26、狀態(tài)，此時(shí)主控電路再通過譯碼改變亮燈信號，主控電路同時(shí)反饋信號給定時(shí)電路，至使其進(jìn)入下一計(jì)數(shù)狀態(tài)。（2）25S定時(shí)：25S定時(shí)由圖中標(biāo)號U03的計(jì)數(shù)器完成，當(dāng)加到9時(shí),U03自動(dòng)清零，且U03的TC發(fā)出進(jìn)位信號給主控電路，同上5S顯示，最終進(jìn)入下一計(jì)數(shù)狀態(tài)。（3）45S定時(shí)：定時(shí)由圖中標(biāo)號U04計(jì)數(shù)器完成 ，工作原理同上25S定時(shí)顯示。圖11 定時(shí)電路原理圖（4）譯碼顯示電路譯碼器采用實(shí)驗(yàn)室最常用的74ls138三線八線譯碼器，門電路主要用到4二輸入與非門74ls00，2四輸入與非門74ls20,4二輸入或門74ls32。各集成芯片引腳及主要功能： （a）74ls00 （b）74ls20 （c

27、）74ls32 （d）74ls138圖12 譯碼顯示電路所用芯片管腳圖表3 78ls138真值表：圖13 實(shí)現(xiàn)電路圖（5） 計(jì)數(shù)譯碼顯示部分1 ）減計(jì)數(shù)部分根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)時(shí)要能實(shí)現(xiàn)10056 2400100的可循環(huán)倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為45秒和25秒交替變化。根據(jù)這一要求我們想的辦法是用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級聯(lián)組成100進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，開始的時(shí)候讓此計(jì)數(shù)器從100開始減計(jì)數(shù)，減到56時(shí)也就是過了45秒的時(shí)間，此時(shí)利用此計(jì)數(shù)器的置數(shù)功能轉(zhuǎn)數(shù)到24,讓它從24開始減一直到00再回到100重復(fù)以上過程。這樣我們就得到了45秒和25秒這兩個(gè)循環(huán)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間段，完成住計(jì)時(shí)顯示，同理可實(shí)現(xiàn)支道時(shí)間計(jì)數(shù)顯示。(a)

28、(b)(c)圖14 74LS90芯片引腳及功能介紹2） 顯示電路用74LS42來實(shí)現(xiàn)，74LS42是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陽極LED（數(shù)碼管）顯示器的 8421BCD 碼七段顯示譯碼器。圖15 74LS42管腳圖表4 74LS42真值表 74HC狀態(tài)轉(zhuǎn)換表七段顯示器主要有熒光數(shù)碼管和半導(dǎo)體顯示器、液晶數(shù)碼顯示器。半導(dǎo)體（發(fā)光二極管）顯示器是數(shù)字電路中比較方便使用的顯示器。它有共陽極和共陰極兩種接法，如圖所示。 圖16 半導(dǎo)體顯示器圖17 譯碼顯示電路3.3.3電路仿真與調(diào)試結(jié)果本設(shè)計(jì)的巧妙之處就在于能夠分級調(diào)試，調(diào)試74ls161觀察是否能夠達(dá)到我們的要求即實(shí)現(xiàn)6進(jìn)制計(jì)數(shù)。觀察74LS138級聯(lián)的輸入與輸出是否與真值表一致。最后看各基本門電路組成的分析電路是否能達(dá)到預(yù)期的目的。顯示部分也是這樣，分級檢測，如果每一個(gè)小環(huán)節(jié)都能正常工作我們就可以把它們都連接起來，觀察兩個(gè)大的部分能否各自正常工作，即燈的控