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文档简介

6.6数字电路综合设计6.6.1汽车尾灯控制电路1.要求:假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯(用发光二极管模拟),要求汽车正常运行时指示灯全灭;右转弯时,右侧3个指示灯按右循环顺序点亮;左转弯时左侧三个指示灯按左循环顺序点亮;临时刹车时所有指示灯同时闪烁。2.电路设计:(1)列出尾灯与汽车运行状态表如表6.1所示表6.1尾灯与汽车运行状态表开关控制S1S0运行状态左尾灯D4D5D6右尾灯D1D2D300正常运行灯灭灯灭01右转弯灯灭按D1D2D3顺序循环点亮10左转弯按D4D5D6顺序循环点亮灯灭11临时刹车所由尾灯随时钟CP同时闪烁(2)总体框图:由于汽车左或右转弯时,三个指示灯循环点亮,所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平,从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下,各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系,即逻辑功能表(如表6-2所示(表中0表示灯灭,1表示灯亮)。由表6-2得总体框图如图6.6-1所示图6.6-1汽车尾灯控制电路原理框图表6.2汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制S1S0三进制计数器Q1Q0六个指示灯D6D5D4D1D2D30000000001000110000100000010000001100100100001000010000011CPCPCPCPCPCP(3)单元电路设计三进制计数器电路可根据表6-2由双J—K触发器74LS76构成。汽车尾灯控制电路如图6.6-2所示,其显示驱动电路由6个发光二极管构成;译码电路由3—8线译码器74LSl38和6个与门构成。74LSl38的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0,而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1=0,使能信号A=G=1,计数器的状态为00,01,10时,74LSl38对应的输出端、、依次为0有效(、、信号为“1”无效),反相器G1—G3的输出端也依次为0,故指示灯D1→D2→D3按顺序点亮,示意汽车右转弯。若上述条件不变,而S1=1,则74LSl38对应的输出端、、依次为0有效,即反相器G4~G6的输出端依次为0,故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮,示意汽车左转弯。当G=0,A=1时,74LSl38的输出端全为1,G6~G1的输出端也全为1,指示灯全灭;当G=0,A=CP时,指示灯随CP的频率闪烁。对于开关控制电路,设74LSl38和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A,根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件(S1、S0、CP)的真值表,如表6—3所示。表6—3S1、S0、CP与G、A逻辑功能真值表开关控制S1S0CP使能信号GA00010111101111CP0CP由表6—3经过整理得逻辑表达式,,由上式得开关控制电路,如图6.6-2所示。图6.6-2汽车尾灯总控制电路3.建立图6.6-2所示汽车尾灯控制电路,启动仿真,测试系统功能。试将图中的开关控制电路变换成子电路,再重新仿真。6.6.2交通信号灯控制电路设计1.要求:设计一个主、支干道十字路口交通灯控制电路。主干道路灯亮45秒、支干道绿灯亮25秒;每次绿灯转换为红灯过程中黄灯亮5秒;主干道在通行45秒后,若支干道无车,则主干道的绿灯继续亮下去,直到支干道有车,才继续转换;黄灯亮时,原红灯按1Hz的频率闪烁;十字路口要有时间显示(要求以秒为单位作减计数)以便人们直观把握时间。2.原理分析支干道是否有车辆到来可以利用传感器进行检测,本电路用逻辑开关代替,有车到来,开关闭合(K=1),无车时,开关断开(K=0)。根据设计要求,各信号灯的工作顺序流程如图6.6-3所示。四个路口均设红、黄、绿三色信号灯和用于计数的有两位数码管显示的十进制计数器。信号灯四种不同的状态分别用S0(主绿灯亮,支红灯亮)、S1(主黄灯亮,支红灯闪烁)、S2(主红灯亮,支绿灯亮)、S3(主红灯闪烁,支黄灯亮)表示。图6.6-3交通灯控制流程图根据系统工作流程要求,系统硬件结构框图如图6.6-4所示。图6.6-4交通灯控制系统硬件结构框图3.单元电路设计(1)时基电路:可由555多谐振荡器构成。为简化电路,在此选用秒脉冲信号源代替。图6.6-5可预置定时及显示电路(2)可预置定时及显示电路:如图6.6-5所示2位十进制可预置数递减计数器选用两片74LS190异步级联构成;选用两只带译码功能的七段显示数码管实现两位十进制数译码显示;由74LS190功能表可知,该计数器在零状态时RCO端输出低电平。将个位与十位计数器的RCO端通过或门控制两片计数器的置数控制端LOAD(低电平有效),从而实现了计数器减计数至“00”状态瞬间完成置数的要求。通过8421码(3)状态控制器由流程图可见,系统有4种不同的工作状态(S0~S3),选用四位二进制递增集成计数器74LS163作状态控制器,取低两位输出QB、QA作状态控制器的输出。状态编码S0、S1、S2、S3分别为00、01、10、11,可列出灯控函数真值表如表6.4所示。表6.4灯控函数真值表控制器状态QBQA主干道R(红)Y(黄)G(绿)支干道r(红)y(黄)g(绿)00001100010101001010000101110010利用Multisim2001的逻辑转换仪,由灯控函数真值表很容易得到最简灯控逻辑函数如下:R=QB,Y=QB’QA,G=QB’QA’;r=QB’,y=QBQA,g=QBQA’根据灯控函数表达式可画出状态译码器电路。图6.6-6是将状态控制器、状态译码器和模拟三色信号灯相连构成的三色信号灯转换控制电路。图6.6-

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