交通灯显示电路

“交通灯控制与显示电路”综合实验（2） “交通灯控制与显示电路”综合设计实验（2） ——组合逻辑电路设计 1、​ 任务与要求 由数据选择器、译码器和集成门等集成电路器件设计“交通灯控制与显示电路”中的组合逻辑电路部分，即“状态译码电路”、“输出电路及其交通灯单元”、“时间预置电路”和“计时显示电路”。具体要求如下： （1）将状态信号译码为东西、南北方向6对交通灯的控制信号，实现正常时序控制功能； （2）特殊状态期间，东西、南北两个方向的红灯同时发亮，实现特殊状态控制功能； （3）将东西方向、南北方向的灯亮时间分别用数码管显示； （4）根据不同的状态信号分别预置相应的灯亮时间数据Te、Ty、Ts和Ty，其范围为00～99s，2位BCD码形式； （5）写出设计步骤，画出设计的逻辑电路图； （6）对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求； （7）安装并测试电路的逻辑功能。 2、​ 实验电路设计思路 （1）状态译码电路、输出电路及其交通灯单元的设计思路 该电路的主要功能是依据不同的状态信号实现对交通灯的控制。其设计框图如图2所示。“状态译码电路”采用二进制译码器74LS138实现；“输出电路”采用集成逻辑门实现；“交通灯单元”采用普通的红色、绿色和黄色发光二极管；“接口电路”起信号驱动作用，视实验情况的不同选用。 图2 设计框图一 （2）时间预置电路的设计思路 该电路的主要功能是依据不同的状态信号输入相应的时间预置数据，从而确定交通灯的灯亮时间。其设计框图如图3所示，该电路采用集成数据选择器74LS153实现。 图3 设计框图二 （3）计时显示电路的设计思路 将倒计时电路产生的输出经显示译码器CD4511和数码管进行显示。 3、​ 原理图绘制与电路仿真 用proteus软件绘制出该电路的原理图，对所设计的电路进行仿真实验。在仿真过程中，分别改变状态信号及特殊状态信号，验证电路的逻辑功能是否达到设计要求。 4、​ 电路安装与调试 1．​ 电路布局 在多孔电路实验板上装配电路时，首先应熟悉其结构。明确哪些孔眼是连通的，并安排好电源正、负引出线在实验板上的位置。 电路布局时应安排好各个集成块的位置，以方便连线为原则。电路与外接仪器的连接端、测试端要布置合理，便于操作。状态信号、预置数据的输入端点应方便改变其电平。 2．安装与调试方法 电路安装前，要先检测所用集成电路及其它元器件的好坏。安装完成后，要用万用检测电路接触是否可靠、电源电压大小、极性是否正确。一切正常后才能通电调试。 实验调试时，注意发光二极管不能过亮。如果过亮，可串接一个100欧左右的限流电阻。调试过程中，最好分块进行，如首先调试“状态译码电路”、 然后调试“输出电路及其交通灯单元”，最后调试“时间预置电路”。 5、​ 设计、仿真及实验问题研究 1．​ 如何实现特殊状态控制功能？ 2．​ 如果采用二进制译码器74LS139可实现“状态译码电路”吗？请画出其逻辑电路图。 3．​ 如果“输出电路”不能正常驱动发光二极管发亮， 应如何设计图2中的“接口电路”？ 4．​ 如何实现“时间预置电路”中预置数据直接采用十进制形式？画出其逻辑电路图并列出所需器件清单。 6、​ 设计与测试报告要求 课题完成后应认真撰写《设计与测试报告》，其主要内容如下： 1．​ 课题的任务及要求。 2．​ 课题分析与选择。对课题认真分析，正确理解，明确设计思路。通过各种可实现的电路原理、特点分析，方案类比，选择最佳实现电路。 3．​ 集成电路及元器件选择。对设计中选定的集成电路及元器件，给出它们的引脚图、功能表或真值表或主要参数值。 4．​ 原理图绘制及仿真。用Proteus软件绘出电原理图，详细标明各集成电路及元器件的型号，并给出有关原理图的适当注释。 5．​ 实验测试、问题分析与研究。实验设备清单（名称、型号、数量等）；安装及调试过程简介；故障分析及解决办法；第五项中的问题解答。 6．​ 总结。总结所设计课题存在的问题，提出改进的设想；完成本课题后的收获、体会和建议。