【正文】 得體會(huì)（自行完成） 交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)為了確保十字路口的車(chē)輛順利、暢通地通過(guò)，往往都采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來(lái)進(jìn)行指揮。圖中設(shè)南北方向的紅、黃、綠燈分別為NSR、NSY、NSG，東西方向的紅、黃、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。其中紅燈亮的時(shí)間為綠燈、黃燈亮的時(shí)間之和，黃燈是間歇閃耀。4. 可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個(gè)一個(gè)向前移動(dòng)，表示汽車(chē)在行駛；當(dāng)遇到黃燈亮?xí)r，移位發(fā)光二極管就停止，而過(guò)了十字路口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動(dòng)；紅燈亮?xí)r，則另一方向轉(zhuǎn)為綠燈亮，那么，這一方向的LED發(fā)光二極管就開(kāi)始移位（表示這一方向的車(chē)輛行駛）。2. 交通燈控制器由波形圖可知，計(jì)數(shù)器每次工作循環(huán)周期為12，所以可以選用12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3. 顯示控制部分顯示控制部分實(shí)際上是一個(gè)定時(shí)控制電路。置開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置，輸入單次脈沖，可使交通燈在某一位置上，開(kāi)關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，則交通信號(hào)燈按自動(dòng)循環(huán)工作方式運(yùn)行。 汽車(chē)模擬控制電路根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，交通信號(hào)燈控制器參考電路。 交通信號(hào)燈控制器參考電路2. 控制器部分它由74LS164組成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后輸出十字路口南北、東西兩個(gè)方向的控制信號(hào)。在減法計(jì)數(shù)開(kāi)始之前，由黃燈亮信號(hào)使減法計(jì)數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，圖中接入U(xiǎn)/和的信號(hào)就是由黃燈亮（為高電平）時(shí)，置入數(shù)據(jù)。這樣，就模擬了當(dāng)黃、紅燈亮?xí)r汽車(chē)停止的功能。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)：交通燈控制邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)室： 指導(dǎo)老師： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哄憻拰W(xué)生利用Proteus設(shè)計(jì)數(shù)字電路的能力；研究數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和性能指標(biāo)的測(cè)試方法；了解數(shù)字電子鐘邏輯電路設(shè)計(jì)的使用方法。同時(shí)，電路還用一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬腳踏制動(dòng)器，制動(dòng)時(shí)，若轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)未合上（或錯(cuò)誤地將兩個(gè)開(kāi)關(guān)均合上的情況）所有六個(gè)尾燈均連續(xù)燃亮，在轉(zhuǎn)彎的情況下，三個(gè)轉(zhuǎn)向的尾燈應(yīng)正常動(dòng)作，另三個(gè)尾燈連續(xù)亮。（2）時(shí)鐘產(chǎn)生電路，可由555定時(shí)器構(gòu)成1Hz信號(hào)和50Hz信號(hào)（用于停車(chē)時(shí)，尾燈亮度為正常一半）。（3）設(shè)置控制電路。（2）74LS175觸發(fā)器1片。（6）CD40106反相施密特觸發(fā)器1片。二、設(shè)計(jì)報(bào)告：學(xué)習(xí)過(guò)的課程知識(shí)點(diǎn)；翻閱過(guò)的參考書(shū)；設(shè)計(jì)圖的工作原理用Proteus設(shè)計(jì)的原理圖、仿真結(jié)果、實(shí)物照片。（4）74LS00四兩輸入與非門(mén)3片。（8）面包板2塊。半導(dǎo)體感受式（測(cè)溫電阻、二極管和集成電路器件如AD590）。應(yīng)注意顯示的溫度數(shù)值與電壓之間的換算關(guān)系。（4）畫(huà)出數(shù)字溫度計(jì)電路圖，讀數(shù)范圍0～100℃，讀數(shù)穩(wěn)定。（4）譯碼器：（自選）需將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼。（8）555定時(shí)器1片。（打印黏貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上）三、實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備和器材（可自行選擇）（1）溫度傳感器AD590等。（5）BCD碼的七段碼顯示器74LS48 3片。面包板2塊。（2）電梯升降一層所需時(shí)間可自行設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)報(bào)告：學(xué)習(xí)過(guò)的課程知識(shí)點(diǎn)；翻閱過(guò)的參考書(shū)；設(shè)計(jì)圖的工作原理用Proteus設(shè)計(jì)的原理圖、仿真結(jié)果、實(shí)物照片。、等候時(shí)間計(jì)費(fèi)和起步費(fèi)三部分，三項(xiàng)計(jì)費(fèi)統(tǒng)一用4位數(shù)碼管顯示。二、設(shè)計(jì)方案方案1 采用計(jì)數(shù)器電路為主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。這樣，總費(fèi)計(jì)數(shù)器根據(jù)起步價(jià)所置的初值，加上里程脈沖、等候時(shí)間脈沖即可得到總的用車(chē)費(fèi)用。圖2 出租車(chē)計(jì)費(fèi)器原理框圖二方案2 采用單片機(jī)為主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。本例作為傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法的實(shí)例，采用方案1實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，計(jì)費(fèi)器應(yīng)累加1km的計(jì)費(fèi)單價(jià)。在一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)期間，由于Q1=1，則P2=/CP1，使P2端輸出180個(gè)脈沖信號(hào)，代表每公里行車(chē)的里程計(jì)費(fèi)，稱(chēng)為脈沖當(dāng)量。從P1輸出的脈沖數(shù)就是每等候10分鐘輸出150個(gè)脈沖，等候計(jì)時(shí)的起始信號(hào)由接在74HC161（1）的手動(dòng)開(kāi)關(guān)給定。由圖6的時(shí)序結(jié)合圖5的電路可見(jiàn)，在Q2或Q1為高電平1期間，計(jì)數(shù)器對(duì)里程脈沖P2或等候時(shí)間脈沖P1進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)完1km脈沖（或等候10分鐘脈沖）則計(jì)數(shù)結(jié)束。因此，電路中用74LS123（2）設(shè)置了第二級(jí)單穩(wěn)電路，該單穩(wěn)電路用第一級(jí)單穩(wěn)輸出脈沖的下跳沿啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)后第二級(jí)單穩(wěn)的輸出產(chǎn)生計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)。4. 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路提供等候時(shí)間計(jì)費(fèi)的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)作為里程計(jì)費(fèi)和等候時(shí)間計(jì)費(fèi)的單價(jià)脈沖源，電路如圖7所示。5. 置位電路和脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，常常還需要產(chǎn)生置位、復(fù)位的信號(hào)，如SD、RD。圖8 開(kāi)機(jī)置位、復(fù)位和置數(shù)命令產(chǎn)生電路在圖（a）中，當(dāng)S接通電源時(shí)，由于電容C兩端電壓不能突變?nèi)詾榱悖筊D為0，產(chǎn)生Q置0的信號(hào)。置位、復(fù)位過(guò)后，電容充電而使RD（SD）變?yōu)?，電路可進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。安裝調(diào)試的目標(biāo)是使設(shè)計(jì)電路滿足設(shè)計(jì)的功能和性能指標(biāo)，并且具有系統(tǒng)要求的可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾能力。實(shí)驗(yàn)電路則模擬現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境測(cè)試集成芯片的功能。（2） 電路安裝數(shù)字電路系統(tǒng)在設(shè)計(jì)調(diào)試中，往往是先用面包板進(jìn)行試裝，只有試裝成功，經(jīng)調(diào)試確定各種待調(diào)整的參數(shù)合適后，才考慮設(shè)計(jì)成印制電路。先安裝調(diào)試單元電路或子系統(tǒng)，在確定各單元電路或子系統(tǒng)成功的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大電路的規(guī)模。系統(tǒng)測(cè)試一般分靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。47 。動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，在各輸入端接入規(guī)定的脈沖信號(hào)，用示波器觀察各點(diǎn)的波形，分析它們之間的邏輯關(guān)系和延時(shí)。（3） 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試試將安裝測(cè)試成功的各單元連接起來(lái)，加上輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則先對(duì)故障進(jìn)行定位，找出問(wèn)題所在的單元電路。安裝中的問(wèn)題往往集中在接插線的可靠性上，特別需要引起注意。除集成電路芯片外，還應(yīng)檢測(cè)各種準(zhǔn)備接入的其他各種元件，如三極管、電阻、電容、開(kāi)關(guān)、指示燈、數(shù)碼管等。（1） 檢測(cè)電路元件最主要的電路元件是集成電路，常用的檢測(cè)方法是用儀器測(cè)量、用電路實(shí)驗(yàn)或用替代方法接入已知的電路中。四、電路的安裝與調(diào)試數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成后，一個(gè)重要的步驟是安裝調(diào)試。圖（b）則由于非門(mén)對(duì)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行了整形而得到更好的負(fù)跳變波形。由于實(shí)際電路在接通電源瞬間的狀態(tài)往往是隨機(jī)的，需要通過(guò)電路自動(dòng)產(chǎn)生置位、復(fù)位電平使之進(jìn)入預(yù)定的初始狀態(tài)，如前面設(shè)計(jì)中的圖5，其中S2就是通過(guò)上電實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)預(yù)置。同時(shí)，可選擇經(jīng)分頻得到的500Hz脈沖作為CP1的計(jì)數(shù)脈沖。圖6 計(jì)數(shù)、鎖存清零信號(hào)的時(shí)序圖圖中的S2為上電開(kāi)關(guān)，能實(shí)現(xiàn)上電時(shí)自動(dòng)置入起步價(jià)目，S3可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)清零。鎖存到74LS273中的數(shù)據(jù)由74LS48譯碼后，在顯示器中顯示出來(lái)。計(jì)數(shù)器所得到的狀態(tài)值送入由2片8位鎖存器74LS273構(gòu)成的鎖存電路鎖存，然后由七段譯碼器74LS48譯碼后送到共陰數(shù)碼管顯示。一方面對(duì)六百進(jìn)制計(jì)數(shù)器清0，另一方面將基本RS觸發(fā)器置為1，啟動(dòng)74HC161（4）和（5）構(gòu)成的一百五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（10分鐘等候單價(jià)）開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)期間同時(shí)將脈沖從P1輸出。CP0送入由兩片74HC161構(gòu)成的一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿100個(gè)脈沖時(shí)，一方面使計(jì)數(shù)器清0，另一方面將基本RS觸發(fā)器的Q1置為1，使74HC161（3）和（4）組成的一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器開(kāi)始對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖CP1計(jì)數(shù)，計(jì)滿180個(gè)脈沖后，使計(jì)數(shù)器清0。安裝在與汽車(chē)輪相接的渦輪變速器上的磁鐵使干簧繼電器在汽車(chē)每前進(jìn)10m閉合一次，即輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。電路框圖如圖2所示方案3 采用VHDL編程，用FPGA/CPLD制作成“自動(dòng)計(jì)費(fèi)器”的專(zhuān)用集成電路芯片ASIC，加上少數(shù)外圍電子元件，即能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。它將里程脈沖乘以單價(jià)比例系數(shù)得到代表里程費(fèi)用的脈沖信號(hào)，等候時(shí)間脈沖乘以單位時(shí)間的比例系數(shù)得到代表等候時(shí)間的時(shí)間費(fèi)用脈沖，然后將這兩部分脈沖求和。行車(chē)?yán)锍逃?jì)數(shù)電路每行車(chē)1km輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，啟動(dòng)行車(chē)單價(jià)計(jì)數(shù)器輸出與單價(jià)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，則設(shè)計(jì)一個(gè)一百八十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每公里輸出180個(gè)脈沖到總費(fèi)計(jì)數(shù)器。要求行車(chē)時(shí)，計(jì)費(fèi)值每公里刷新一次；等候時(shí)每10分鐘刷新一次；行車(chē)不到1km或等候不足10分鐘則忽略計(jì)費(fèi)。四、制作過(guò)程遇到的問(wèn)題和解決方法： 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（自行設(shè)計(jì)）實(shí)驗(yàn)步驟（附電路圖）（自行設(shè)計(jì)）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（附電路圖）（自行設(shè)計(jì)，調(diào)試結(jié)果記錄）六、總結(jié)（自行完成）七、心得體會(huì)（自行完成）設(shè)計(jì)舉例：出租車(chē)計(jì)費(fèi)器一、設(shè)計(jì)任務(wù)出租車(chē)自動(dòng)計(jì)費(fèi)器是根據(jù)客戶用車(chē)的實(shí)際情況而自動(dòng)計(jì)算、顯示車(chē)費(fèi)的數(shù)字表。EPM7128S、555定時(shí)器、共陰極七段數(shù)碼管、74LS4發(fā)光二極管、按鍵開(kāi)關(guān)、電阻、電容。電梯控制器是控制電梯按顧客