实训任务5.2交通信号灯监控电路设计

1、电子技术项目教程主 编：徐超明 李 珍副主编：姚华青 王平康章青松2022/8/715.2 交通信号灯监控电路设计5.2.1 译码器实训5-3：集成3线8线译码器74LS138逻辑功能测试5.2.2 设计交通信号灯监控电路实训5-4：交通信号灯监控电路设计5.2.3 显示译码器实训5-5：七段显示译码器的设计和调试实训5-6：采用集成显示译码器CC4511的显示电路实训任务5.2 交通信号灯监控电路设计2022/8/72实训任务5.2 交通信号灯监控电路设计 每一组信号灯由红（R）、黄（A）、绿（G）三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯亮，而且只允许有一盏灯亮。而当出现其他五种点亮状

2、态时，电路发生故障，这时要求发出故障报警信号，以提醒维护人员前去修理。 要求写出设计过程；画出电路图（用74LS138和必要的门电路实现）并测试。32022/8/7设计要求：译码器译码是编码的逆过程。译码：将二进制代码的原来的含意翻译出来的过程。译码器：完成译码功能的电路。常用的译码器有：二进制译码器、二十进制译码器和显示译码器等。5.2.1 译码器二进制译码器输入的是一组代码，输出的是与代码相对应的高、低电平。 每输入一组代码，只有一个对应的输出端为有效状态，其余输出端保持无效状态。或者说二进制译码器有多个输出端，每输入一组代码必有一个而且只有一个输出端有信号输出，其余的输出端均无信号输出。

3、 输入n位二进制代码，译码器有2 n个输出端。2位二进制译码器有4个输出端，又可以称为2线4线译码器；3位二进制译码器称为3线8线译码器；4位二进制译码器称为4线16线译码器等等。 5.2.1 译码器1. 二进制译码器3线8线译码器74LS138 （1）译码输入端 A2、A1、A0（地址输入端 ），3个（2）译码输出端 ，8个（3）控制输入端 ，3个有效电平为低电平5.2.1 译码器1. 二进制译码器 译码输入端A2、A1、A0有8种用二进制代码表示的输入组合状态。 每输入一组二进制代码将使对应的一个输出端为有效电平（ 上的“”表示有效电平为低电平），其他输出端均为无效电平。如A2、A1、A0

4、输入为010时， 被“译中”， 输出为0。5.2.1 译码器1. 二进制译码器 是译码器的控制输入端，当G11、 + 0（即G11、 、 均为0）时，译码器可正常译码；否则译码器被禁止，所有输出端均为无效电平（高电平）。5.2.1 译码器1. 二进制译码器 三个控制端又叫“片选” 输入端，利用“片选”的作用可以将多片电路连接起来，以扩展译码器的功能。用两片74LS138译码器构成的4线16线译码器 5.2.1 译码器1. 二进制译码器实训流程：将16脚接5V； 8脚接地；控制输入端G1接5V， 接地 ； A2、A1、A0接逻辑开关K3 K1； 接电平指示 L8 L1。改变输入端状态，观察各输出

5、端的状态实训5-3：集成3线8线译码器74LS138逻辑功能测试74LS138的逻辑函数式为： 74LS138的逻辑功能为： 。 0 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0实训5-3：集成3线8线译码器74LS138逻辑功能测试逻辑函数可以用 或项，以及与非形式表示 是一个个最小项。 实训5-3：集成3线8线译码器74LS138逻辑功能测试例1 试用74LS138译码器实现逻辑函数解： 将A、B、C

6、分别从A2、A1、A0输入作为输入变量。 经一个与非门输出作为F，并正确连接控制端使译码器处于工作状态，即可实现题目要求的逻辑函数。 5.2.1 译码器1. 二进制译码器练习：用3线8线译码器74LS138及门电路产生逻辑函数：练习：3-8线译码器74LS138连接如题图，写出它实现的最简函数表达式F1和F2。 5.2.1 译码器1. 二进制译码器二十进制译码器：将8421BCD代码翻译成10个对应的输出信号，用来表示09共10个数字的逻辑电路。 是译码器的十个输出端，“低电平”为有效输出信号，即有输出时输出端为“0”，没有译码输出时输出端为“1”。当输入为00001001中的任意一组代码时，

7、 总有一个输出端为有效的低电平，当输入为10101111这6个无效信号时，译码器输出全“1”，无有效输出。 5.2.1 译码器2.二-十进制译码器5.2.2 设计交通信号灯监控电路 每一组信号灯由红（R）、黄（A）、绿（G）三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯亮，而且只允许有一盏灯亮。而当出现其他五种点亮状态时，电路发生故障，这时要求发出故障报警信号，以提醒维护人员前去修理。 要求写出设计过程；画出电路图（用74LS138和必要的门电路实现）并测试。162022/8/7设计要求：实训5-4：交通信号灯监控电路设计译码器 取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用R、A、G表示，并规定

8、灯亮时为1，不亮时为0；取故障信号为输出变量，以Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1。 实训5-4：交通信号灯监控电路设计设计过程：（1）实际问题化为逻辑问题：（2）列真值表：（3）由真值表写出表达式，并将其变换成74LS138芯片所需的表达式。 输入输出RAGZ000001010011100101110111监视交通灯工作状态真值表10010111将R、A、G分别从A2、A1、A0输入作为输入变量。实训5-4：交通信号灯监控电路设计（4）由表达式作出逻辑电路图。 将R、A、G分别从A2、A1、A0输入作为输入变量。 经一个与非门输出作为F，并正确连接控制端使译码器处于工作状态

9、。 实训5-4：交通信号灯监控电路设计 用3线8线译码器74LS138设计全加器。要求：写出设计过程，包括真值表、逻辑表达式、电路图，并用3线8线译码器74LS138在实验箱上验证。实训5-4：交通信号灯监控电路设计【练一练】用十进制数码显示数字量。 数码显示电路一般由译码器、驱动器和显示器组成。 显示译码器：直接驱动显示器件的译码器。 5.2.3 显示译码器2022/8/721显示译码器的要求： 输出端要直接驱动数码显示器，输出端必须能够同时产生多个有效电平，而且要求输出功率较大。 集成显示译码器1. 七段数码显示器 七段数码显示器又称为七段数码管（有的加小数点为八段）。 根据发光材料的不同

10、有荧光数码管、液晶（LCD）数码管和发光二极管（LED）等。 这里主要介绍最常用的发光二极管七段显示器。5.2.3 显示译码器2022/8/722七段数码管分共阴和共阳两类。 ag七个字段通过引脚与外部电路连接。共阴数码管将各发光二极管阴极连接在一起成为公共电极接低电平，阳极分别由译码器输出端来驱动。当译码输出某段码为高电平时，相应发光二极管就导通发光；共阳数码管将各发光二极管阳极连接在一起成为公共电极接高电平，阴极分别由译码器输出端来驱动。当译码输出某段码为低电平时，相应发光二极管就导通发光。5.2.3 显示译码器2022/8/723LED数码管七段字形显示方式来表示09十个数字。 5.2.

11、3 显示译码器2022/8/724设计提示：（1）要先选定LED数码管是共阳极还是共阴极形式的。（2）要注意译码器的输出电流能否直接驱动LED发光，否则要加驱动电器。（3）驱动电路或译码电路输出与笔段之间要加限流电阻器。实训5-5：七段显示译码器的设计和调试设计一个译码器，使用两片74LS00能显示0、5、6、9四个字形的译码逻辑电路，输入两变量A、B。设计要求：2022/8/725设计步骤：（1）选定LED数码管是共阳极还是共阴极形式。（本实验LED数码管为共阴极，型号SM420501，共阴极LED的com脚应接地。）（2）列真值表（显示状态表 ）A B字形abcdefg0 00111111

12、00 1510110111 0610111111 191111011实训5-5：七段显示译码器的设计和调试2022/8/726A B字形abcdefg0 0011111100 1510110111 0610111111 191111011（3）写出各段译码逻辑表达式：实训5-5：七段显示译码器的设计和调试2022/8/727（4）作逻辑图实训5-5：七段显示译码器的设计和调试2022/8/728（5）根据逻辑图作出电路安装图。（6）验证逻辑功能。124536910812131112353612、39、37、4实训5-5：七段显示译码器的设计和调试2022/8/729作业： 设计一个译码器，使用

13、两片74LS00能显示A、B、C、D四个字形的译码逻辑电路，输入两变量A、B。实训5-5：七段显示译码器的设计和调试2022/8/7302. 七段显示译码器 七段显示译码器就是把输入的是8421BCD码，翻译成能够驱动七段LED数码管各对应段所需的电平。 74LS48是一种七段显示译码器。5.2.3 显示译码器2022/8/731当输入代码小于9时，译码器的显示09 这10种数字；当输入代码大于9时，译码器显示一定的图形，而且这些图形应该与有效的数字有较大的区别，不至于引起混淆；当输入的代码为1111(十进制数15)时，译码器的输出使七段数码管的所有字段都不发光，这种状态称为“灭零”状态。 5

14、.2.3 显示译码器2022/8/732RBI：灭零输入端，低电平有效。 当输入端DCBA=0000时，只要RBI=0，译码器各字段输出均为“0”，显示器熄灭，同时动态灭零输出端RBO0。LT：灯测试输入端，低电平有效。 当LT=0时，各字段a g均输出高电平，显示数字“8”，可以对数码管进行测试，用来检查数码管各个字段是否正常。正常译码时LT=1。 5.2.3 显示译码器2022/8/733BI/RBO作为输入端使用时为灭灯输入端，低电平有效，即BI0时，不管其它输入端为何种电平，各输出端均输出“0”。BI/RBO作为输出端使用时称为灭零输出端，低电平有效。只有DCBA=0000，而且灭零输

15、入信号RBI=0时，RBO才会输出“0”，否则输出“1”。因此RBO0表示译码器已经将本来应该显示的零熄灭了。5.2.3 显示译码器2022/8/734 74LS48译码器内部输出端有2k电阻上拉，故可以直接使用 外接电阻的显示电路 5.2.3 显示译码器2022/8/735实训流程：七段显示译码器CC4511具有消隐功能，即不需要接成图3-16所示的电路。利用显示译码器CC4511构成一位数码显示电路，并测试其功能表。实训5-6：采用集成显示译码器CC4511的显示电路2022/8/736实验步骤：（1）译码器用输出高电平驱动显示器时，应该选用共阴极的数码管；译码器用输出低电平驱动显示器时，

16、应该选用共阳极的数码管。 CC4511译码器输出高电平为有效电平，而且驱动电流大，可以直接驱动共阴极LED显示器件。 将A、B、C、D分别接到K1、K2、K3、K4电平开关上，以便送入数码。 将a、b、c、d、e、f、g接共阴型LED（SM420501）（注：共阴极LED的com脚应接地） 接电平开关K8上。 接电平开关K7上。 LE 接电平开关K6上。K4K3K2K1K8K7K66217345131211109151421393736453、38实训5-6：采用集成显示译码器CC4511的显示电路2022/8/737（3）消隐试验： =1、 =0时，不论A、B、C、D输入状态如何，显示器应全灭。（ 为消隐输入端