【正文】 74LS164 組成扭環(huán)形計數(shù)器，然后經(jīng)譯碼后輸出十字路口南北、東西兩 個方向的控制信號。5V10KΩ10KΩ單次74LS00K1189。東西方向南北方向LC501111EWR1samp。74LS248a?gD C B AQ3Q2Q1Q0/LD74LS168CPPTU//DD C B A174LS248a?gD C B AQ3Q2Q1Q0/LD74LS168CPPTU//DD C B A1/CO1amp。amp。11174LS0474LS1174LS0874LS3274LS1641 2DSADSB/CR5V10KΩK3夜間Q0Q1Q2Q3Q4Q534561011自動手動K2GR Y`南北方向NSamp。amp。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 26 GR Y`東西方向EWamp。 K2 在自動位置時，由秒脈沖電路經(jīng)分頻后（ 4 分頻）輸入給 74LS164，這樣， 74LS164 為每 4 秒向前移一位（計數(shù) 1次）。N S G≥ 1≥ 1N S Y N S R移 位 脈 沖圖 汽車模擬控制電路 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 25 五、參考電路 根據(jù)設(shè)計任務(wù)和要求，交通信號燈控制器參考電路，如圖 所示。如圖 所示，為南北方向汽車模擬控制電路。夜間時，將夜間開關(guān)接通 ，黃燈閃亮。 3. 手動 /自動控制，夜間控制 這可用一選擇開關(guān)進(jìn)行。當(dāng)綠燈亮?xí)r，使減法計數(shù)器開始工作（用對方的紅燈信號控制），每來一個秒脈沖，使計數(shù)器減 1，直到計數(shù)器為“ 0”而停止。 表 狀態(tài)表 t 計數(shù)器輸出 南北方向 東西方向 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 NSG NSY NSR EWG EWY EWR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 根據(jù)狀態(tài)表，我們不難列出東西方向和南北方向綠、黃、紅燈的邏輯表達(dá)式： 東西方向 綠： 54 EWG ?? 黃： )1(54 CPE W YYEWE W Y ????? 紅： 5QEWR? 南北方向 綠： 54 NSG ?? 黃： )1(54 CPN S YYNSE W Y ????? “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 24 紅： 5QNSR? 由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時標(biāo) 1s 和 EWY 或 NSY 黃燈信號相“與”即可。這里我們選用中規(guī)模74LS164 八位移位寄存器組成扭環(huán)形 12進(jìn)制計數(shù)器。 2. 交通燈控制器 由波形圖可知，計數(shù)器每次工作循環(huán)周期為 12，所以可以選用 12 進(jìn) 制計數(shù)器。 1. 秒脈沖和分頻器 因十字路口每個方向綠、黃、紅燈所亮?xí)r間比例分別為 5:1:6，所以，若選 4 秒（也可以 3 秒）為一單位時間，則計數(shù)器每計 4 秒輸出一個脈沖。當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，這一方向的發(fā)光二極管接通，并一個一個向前移動，表示汽車在行駛；當(dāng)遇到黃燈亮?xí)r，移位發(fā)光二極管就停止，而過了十字路口的移位發(fā)光二極管繼續(xù)向前移動；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)光二極管就開始移位（表示這一方向的車輛行駛）。 （ 1）在某一方向（如南北）為十字路口主干道，另一方向（如東西）為次干道；主干道由于車輛、行人多，而次干道 的車輛、行人少，所以主干道綠燈亮的時間可 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 22 以選定為次干道綠燈亮?xí)r間的 2 倍或 3 倍。 4. 可以手動調(diào)整和自動控制，夜間為黃燈閃耀。具體為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置顯示器為某值，然后以每秒減 1 計數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為“ 0”，十字路口紅、綠等交換，一次工作循環(huán) 結(jié)束，而進(jìn)入下一步某方向的工作循環(huán)。其中紅燈亮的時間為綠燈、黃燈亮的時間之和，黃燈是間歇閃耀。時序工作流程圖見圖 所示。 它們的工作方式，有些必須是并行進(jìn)行的，即南北方向綠燈亮，東西方向紅 燈亮；南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮。 南 北 方 向N SGYR東 西 方 向E WGYR系 統(tǒng) 控 制 電 路≥ 1分 頻 時 標(biāo)手 動 、 單 步圖 交通燈控制器系統(tǒng)框圖 二、設(shè)計任務(wù)和要求 設(shè)計一個十字路口交通信號燈控制器，其要求如下： 1. 滿足如圖 順序工作 流程。其中紅燈（ R）亮表示該條道路禁止通行；黃燈（ Y）亮表示停車；綠燈（ G）亮表示允許通行。當(dāng)定時到，應(yīng)為單音，其時序應(yīng)為單音頻輸出，時序如圖 所示。 定時顯示用 CL002，定時的時標(biāo)脈沖為“秒”脈沖。 3. 定時電路 當(dāng)進(jìn)行搶答或必答時， 主持人按動單次脈沖起動開關(guān)，使 定時數(shù)據(jù)置入計數(shù)器，同時使 JK 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（ Q=1），定時器進(jìn)行減計數(shù)定時，定時開始，定時指示燈亮。Q1 為 1，使發(fā)光管 D1 發(fā)亮，同時也驅(qū)動音響電路嗚叫，實現(xiàn)聲、光的指示。 順便提一下，計分電路也可以用電子開關(guān)或集成加、減法計數(shù)器來組合完成。例如： 100 分加 10 分變?yōu)?110分，只需按動撥碼開關(guān)十位“ +”號一次；若加“ 20”分，只要按動“ +”號兩次。10KΩRw0.01μF1B 圖 四組 智力競賽搶答器邏輯 控制 電路 參考 圖 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 17 六、參考電路簡要說明 圖 為四組智力競賽搶答器邏輯控制電路參考圖，若要增加組數(shù)，則需要把計分顯示部分增加即可?！?amp。amp。amp。1Q3Q2Q1Q074LS190CPD3D2D1D0D /C B AQ3Q2Q1Q074LS190CPD3D2D1D0D /C B A/CT/CT/RC/LDamp。 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 16 74LS4833a～gVcⅠ組+++－－－1118421碼撥碼開關(guān)KS11274LS4833a～gVcⅡ組+++－－－22274LS4833a～gVcⅢ組+++－－－33374LS4833a～gVcⅣ組+++－－－4448421碼撥碼開關(guān)LC50111112842184218421百位十位個位CD4043S1S2S3S4Q1Q2Q3Q4秒 脈 沖74LS112定時指示燈5V1KΩamp。當(dāng)有開關(guān)啟動定時器時，使定時計數(shù)器按減計數(shù)或加計數(shù)方 式進(jìn)行工作，并使一指示燈亮，當(dāng)定時時間到，輸出一脈沖，驅(qū)動音響電路工作，并使指示燈滅。譯碼、顯示用共陰或共陽組件，也可用 CL002 譯碼顯示器。 8421 碼撥碼開關(guān)能進(jìn)行加或減計數(shù)。例如用 MC14599 或 CD4099 八路可尋址輸出鎖存器來實現(xiàn)。 三、可選用器材 1. 通用實驗底板 2. 直流穩(wěn)壓電源 3. 集成電路： 74LS190、 74LS4 CD404 74LS112 及門電路 4. 顯示器： LCD50111 CL00發(fā)光二極管 5. 撥碼開關(guān)（ 8421 碼） 6. 阻容元件、電位器 7. 喇叭、開關(guān)等 四、設(shè)計方案提示 1. 復(fù)位和搶答開關(guān)輸入防抖電路，可采用加吸收電容或 RS 觸發(fā)器電路來完成。 4. 主持人應(yīng)有復(fù)位按鈕。也可以驅(qū)動組別數(shù)字顯示（用數(shù)碼管顯示）。 搶 答時，當(dāng)搶答開始后，指示燈應(yīng)閃亮。 4. 定時及音響。 3. 計數(shù)、顯示電路。 2. 判別選組電路。 1. 計分、顯示部分； 2. 判別選組控制部分； 3. 定時電路和音響部分。搶答時，要判定哪組優(yōu)先，并予以指示和鳴叫。 實際進(jìn)行智力競賽時，一般分為若干組，各組對主持人提出的問題，分必答和搶答兩種。 Q5輸出頻率為 1024Hz， Q6 輸出頻率為 512Hz。 1KHz 和 500Hz 從晶振分頻器近似獲得。當(dāng)計到分、秒從 59： 59— 00： 00 時，嗚叫結(jié)束，完成整點報時。 5. 整點報時 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書 12 當(dāng)計數(shù)到整點的前 6 秒鐘，此時應(yīng)該準(zhǔn)備報時。 對于日計數(shù)器電路，它是由四個 D 觸發(fā)器組成的（也可以用 JK 觸發(fā)器），其邏輯功能滿足了表 1，即當(dāng)計數(shù)器計到 6 后，再來一個脈沖，用 7 的瞬態(tài)將 Q Q1 置數(shù)，即為“ 1000”，從而顯示“日”（ 8）。 時計數(shù)器為二十四進(jìn)制，當(dāng)開始計數(shù)時，個位按十進(jìn)制計數(shù)，當(dāng)計到 23 時，這時再來一個脈沖，應(yīng)該回到“零”。當(dāng)計數(shù)到 59 時，再來一個脈沖變成 00，然后再重新開始計數(shù)。 3. 秒、 分、時、日計數(shù)器 這一部分電路均使用中規(guī)模集成電路 74LS161 實現(xiàn)秒、分、時的計數(shù)，其中秒、分為六十進(jìn)制，時為二十四進(jìn)制。若開關(guān) K1 處于連續(xù)端，則校正時，不需要按動單次脈沖，即可進(jìn)行校正。若開關(guān) K1 打在單次端，要調(diào)整日、時、分、秒即可按單次脈沖進(jìn)行校正。Vcc10KΩ10KΩ74LS00K1K2K3K4K5單次LC5011117 圖 數(shù)字電子鐘邏輯電路參考圖 “數(shù)字電子技術(shù)”課程設(shè)計指導(dǎo)書