數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件

第９章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法9.2三路競賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作9.3交通燈信號控制器的設(shè)計(jì)與制作9.4數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作第９章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法

9.1.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法

1.數(shù)字系統(tǒng)的組成

由輸入電路、信號處理電路、控制電路、時(shí)鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路、輸出電路等數(shù)字邏輯單元電路構(gòu)成，按一定順序處理和傳輸數(shù)字信號的設(shè)備稱為數(shù)字系統(tǒng)。

輸入電路主要作用是將被控制信號加工變換成數(shù)字信號，其形式包括各種輸入接口電路。在設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，應(yīng)先了解輸入信號的性質(zhì)，接口的條件，來設(shè)計(jì)合適的輸入接口電路。9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法

9.1.1控制電路的功能是將控制信息加工運(yùn)算并為系統(tǒng)各部分提供所需的各種控制。信號處理電路接受控制電路的控制，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字、邏輯運(yùn)算等信號處理，并將處理過程中產(chǎn)生的狀態(tài)信息反饋到控制電路。控制電路和信號處理電路是整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的核心。設(shè)計(jì)控制電路和信號處理電路是整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的內(nèi)容，應(yīng)該特別注意不同信號之間的邏輯性與時(shí)序性?？刂齐娐返墓δ苁菍⒖刂菩畔⒓庸み\(yùn)算并為系統(tǒng)各部分提供所需在數(shù)字系統(tǒng)中，各種邏輯時(shí)鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路、電源電路是數(shù)字系統(tǒng)正常工作的保證，整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)都在它們的控制之下按一定的規(guī)律工作。時(shí)鐘電路包括主時(shí)鐘振蕩電路及分頻后形成各種時(shí)鐘脈沖的電路。設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求首先確定主時(shí)鐘的頻率，并注意與其他控制信號結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種時(shí)鐘信號。在數(shù)字系統(tǒng)中，各種邏輯時(shí)鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路、電源脈沖產(chǎn)生電路應(yīng)按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求提供合適的脈沖信

號。電源電路應(yīng)為整個(gè)系統(tǒng)的正常工作提供所需的直流電平。在數(shù)字電路系統(tǒng)中，TTL電路對電源電壓要求比較嚴(yán)格，電壓值必須在一定范圍內(nèi)。CMOS電路對電源電壓的要求相對比較寬松，設(shè)計(jì)電源時(shí)，必須注意電源的負(fù)載能力，電壓的穩(wěn)定及波紋系數(shù)等。脈沖產(chǎn)生電路應(yīng)按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求提供合適的脈沖信

號。電輸出電路是完成系統(tǒng)最后邏輯功能的重要部分。在數(shù)字電路系統(tǒng)中存在各種各樣的輸出接口電路。其功能或是發(fā)送一組經(jīng)系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)；或是顯示一組數(shù)字；或是將數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成模擬輸出信號。所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸出電路時(shí)，必須注意在電平、信號極性、拖動能力等方面與負(fù)載的匹配。輸出電路是完成系統(tǒng)最后邏輯功能的重要部分。在數(shù)字電路系2.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法與步驟

1）消化課題

必須充分了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，明確系統(tǒng)的全部功能、要求及技術(shù)指標(biāo)。熟悉被處理信號與被控制對象的各種參數(shù)與特點(diǎn)。2.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法與步驟

1）消化課2）確定總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)系統(tǒng)邏輯功能畫出系統(tǒng)的原理框圖，將系統(tǒng)分解。確定連接不同方框間各種信號的邏輯關(guān)系與時(shí)序關(guān)系。方框圖應(yīng)能簡潔、清晰地表示設(shè)計(jì)方案的原理。

3）用計(jì)算機(jī)軟件搭建單元電路并進(jìn)行電路仿真

選擇合適的數(shù)字器件，用計(jì)算機(jī)軟件搭建各邏輯單元電路。然后利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對電路進(jìn)行仿真測試，從而確定電路是否準(zhǔn)確無誤。2）確定總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)系統(tǒng)邏輯功能畫出系統(tǒng)的4）分析電路中的數(shù)字電路仿真功能

設(shè)計(jì)的電路可能不存在任何問題，但組合起來后系統(tǒng)可能不能正常工作，因此，充分分析各單元電路，特別是對控制信號要從邏輯關(guān)系、正負(fù)極性、時(shí)序等幾個(gè)方面進(jìn)行深入的考慮，確保不存在沖突。在深入分析的基礎(chǔ)上通過對原設(shè)計(jì)電路的不斷修改，從而獲得最佳設(shè)計(jì)方案。4）分析電路中的數(shù)字電路仿真功能

設(shè)計(jì)的電路可能5）完成整體設(shè)計(jì)

在各單元電路完成的基礎(chǔ)上，再用計(jì)算機(jī)軟件對整個(gè)電路進(jìn)行仿真，進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求能設(shè)計(jì)出一個(gè)比較理想的數(shù)字系統(tǒng)須經(jīng)常訓(xùn)練，反復(fù)實(shí)踐才能熟練。5）完成整體設(shè)計(jì)

在各單元電路完成的基礎(chǔ)上，再9.1.2數(shù)字系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

1．制作PCB

設(shè)計(jì)、制作PCB印制電路板，或使用萬能板進(jìn)行電路裝接連線設(shè)計(jì)。

2．元器件檢測

元器件裝接前，要進(jìn)行檢測，這樣可以減少因元器件原因造成的電路故障，從而提高工作效率。9.1.2數(shù)字系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

1．制作PC3．電路裝接

依PCB印制電路板或萬能板電路裝接連線設(shè)計(jì)工藝文件，進(jìn)行電路裝接。在安裝元器件時(shí)，集成電路最好通過插座與電路板連接，這便于在器件損壞時(shí)對其進(jìn)行更換。另外，在焊接過程中，焊點(diǎn)應(yīng)可靠、美觀，注意不要出現(xiàn)掛錫或虛焊現(xiàn)象。3．電路裝接

依PCB印制電路板或萬能板電路裝接4．電路調(diào)試

（1）充分理解電路的工作原理和電路結(jié)構(gòu)，對電路輸入輸出之間的邏輯關(guān)系，正常情況下的信號的電平、波形、頻率等做到心中有數(shù)。據(jù)此設(shè)計(jì)出科學(xué)的調(diào)試方法，包括儀器的選用、調(diào)試的步驟以及每一步驟中檢測的部位等。（2）先進(jìn)行靜態(tài)測試，確定IC的電源、地及控制端的靜態(tài)電平等直流工作狀態(tài)是否正常后再進(jìn)行動態(tài)測試。在進(jìn)行靜、動態(tài)測試時(shí)應(yīng)盡量保證測試條件與電路的實(shí)際工作狀態(tài)相吻合。4．電路調(diào)試

（1）充分理解電路的工作原理和電（3）在尋找故障時(shí)，可由前往后或由后往前按信號的流程對電路進(jìn)行逐級測量；也可以根據(jù)電路的特點(diǎn)在關(guān)鍵部位測量；或根據(jù)通電后系統(tǒng)的工作狀態(tài)直接從電路的某一部分入手檢查。

（4）明確每次測量的意義。對于要了解什么及希望解決什么問題做到心中有數(shù)。

（5）在對電路進(jìn)行檢測、試驗(yàn)或調(diào)整的過程中，應(yīng)掌握一些實(shí)用的檢測方法，如對換法、對比法、對分法、信號注入法信號尋跡法等。（3）在尋找故障時(shí)，可由前往后或由后往前按信號的流程（6）在數(shù)字電路中由于不存在大功率、大電流、高電壓等工作狀態(tài)，電路故障一般都是裝配過程中出現(xiàn)的掛錫、虛焊、元件插錯(cuò)等原因造成的，除非IC插反了方向或電源接錯(cuò)了，否則有源器件損壞的情況很少。（6）在數(shù)字電路中由于不存在大功率、大電流、高電壓9.2三路競賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作

9.2.1仿真設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)要求

（1）制作一個(gè)可容納三組參賽者的競賽搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供參加競賽者使用。

（2）電路應(yīng)具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。

（3）若同時(shí)有兩組或兩組以上搶答，則所有的搶答信號無效，顯示器顯示0字符。9.2三路競賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作

9.2.12.三路競賽搶答器仿真設(shè)計(jì)

1）原理框圖

由設(shè)計(jì)要求“若同時(shí)有兩組或兩組以上搶答，則所有的搶答信號無效，顯示器顯示0字符”，涉及時(shí)序邏輯，所以搶答信號處理須使用觸發(fā)器。為此，用一塊四D觸發(fā)器74LS175（上升沿觸發(fā)）、兩個(gè)三3輸入與非門74LS10N，一個(gè)三3輸入與門74LS11N、一塊555定時(shí)器電路、一塊共陰七段數(shù)碼顯示器和若干按鈕開關(guān)、電阻器、電容器等器件設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納［1］、［2］、［3］個(gè)組別參加的三路競賽搶答器（1）（＋5V電源另配），設(shè)計(jì)原理框圖如圖9.2.1所示。2.三路競賽搶答器仿真設(shè)計(jì)

1）原理框圖

圖9.2.1三路競賽搶答器設(shè)計(jì)原理框圖圖9.2.1三路競賽搶答器設(shè)計(jì)原理框圖2）邏輯賦值、原理圖

將圖9.2.1所示原理框圖設(shè)計(jì)細(xì)化，有三路競賽搶答器原理圖，如圖9.2.2所示。圖中，［X］為主持人清零信號，低電平有效，清零后，顯示器清零。搶答開始信號，高電平有效，單擊開關(guān)控制鍵［X］，接入高電平，搶答開始。［1］、［2］、［3］分別為三個(gè)參賽組的組別符

號，每組有一個(gè)搶答按鈕，搶答高電平有效。搶答時(shí)，第一時(shí)間搶答成功者的組別符號被顯示器顯示。2）邏輯賦值、原理圖

將圖9.2.1所示原理框圖9.2.2三路竟賽搶答器原理圖圖9.2.2三路竟賽搶答器原理圖3）設(shè)計(jì)說明

當(dāng)主持人按下清零按鈕后，四D觸發(fā)器U1的CLR=0，U1被清零，Q1＝Q2＝Q3＝0、Q1=Q2=Q3=1，顯示器U9顯示0字符，所有搶答信號無效。

第一搶答信號的鑒別和鎖存功能由四D觸發(fā)器（74LS175）U1，三3輸入與門（74LS11）U2A、U3B和一個(gè)用1塊555定時(shí)器電路U7構(gòu)成的多諧振蕩器組合完成。3）設(shè)計(jì)說明

當(dāng)主持人按下清零按鈕后，四D觸發(fā)為保證參賽者在按搶答按鈕的瞬間，時(shí)鐘脈沖信號能適時(shí)地到達(dá)，圖中，由U7LM555CN構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩周期T≈0.7（R5＋2R6）C1=0.7×(4+2×3)×103×10－7≈0.7ms，約為1.4kHz，遠(yuǎn)高于參賽選手的搶答頻率。為保證參賽者在按搶答按鈕的瞬間，時(shí)鐘脈沖信號能適時(shí)地到當(dāng)主持人命令開始搶答后，U1的CLR=1，搶答開始，其后的搶答信號有效。設(shè)第一組參賽者在第一時(shí)間按下了搶答器按鈕［1］，于是U1的Q1=0，三3輸入與門U2A的輸出為0，U3B的輸出為0，即U174LS175的時(shí)鐘脈沖信號CLK（上升沿有效）為0，被封鎖，即第一搶答信號被鑒別和鎖存，并使其后的搶答信號無效。當(dāng)主持人命令開始搶答后，U1的CLR=1，搶答開始，按設(shè)計(jì)要求，七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路（CD4511）U8對應(yīng)的譯碼表，如表9.2.1所示。

由表9.2.1可寫出七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511輸入端D、C、B、A對應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式：C=D=0按設(shè)計(jì)要求，七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路（CD4511數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件3.仿真分析

1）檢測時(shí)鐘信號（555多諧振蕩器）

如圖9.2.3所示，檢測時(shí)鐘脈沖信號控制電路的振蕩頻率和控制功能。測得時(shí)鐘脈沖信號（555多諧振蕩器）的振蕩周期T≈0.714286ms，振蕩頻率約為1.399999kHz，遠(yuǎn)高于參賽選手的搶答頻率，符合設(shè)計(jì)要求。測得第一搶答信號的鑒別和鎖存功能正常，符合設(shè)計(jì)要求。3.仿真分析

1）檢測時(shí)鐘信號（555多諧振圖9.2.3檢測時(shí)鐘脈沖信號控制電路圖9.2.3檢測時(shí)鐘脈沖信號控制電路2）檢測七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路及編碼電路

從輸出端往輸入端，分別檢測七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動單元電路和編碼單元電路。測得功能正常，符合設(shè)計(jì)

要求。2）檢測七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路及編碼電路

3）系統(tǒng)檢測

按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，分析驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能要求。工作時(shí)，主持人需先將搶答器的清零按鈕［X］接低電平后，再接高電平（發(fā)出“開始搶答”的指令），則第一時(shí)間搶答成功的參賽者的組別符號被顯示器顯示，此時(shí)，其后的搶答信號應(yīng)無效；若同時(shí)有兩組或兩組以上搶答，則所有的搶答信號無效，顯示器顯示0字符。測得功能正常，符合設(shè)計(jì)要求。3）系統(tǒng)檢測

按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，分析驗(yàn)證9.2.2實(shí)物制作

1.實(shí)物設(shè)計(jì)與連接

（1）依圖9.2.2所示設(shè)計(jì)電路，設(shè)計(jì)、制作PCB印制電路板，或使用萬能板進(jìn)行電路裝

接連線設(shè)計(jì)，或使用電子綜合實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行裝接布線設(shè)計(jì)。（2）編制元器件清單，準(zhǔn)備元器件、電路裝接連線、裝接材料、工具和儀器儀表，進(jìn)行元器件檢測。

（3）依圖9.2.2所示設(shè)計(jì)電路和電路裝接工藝文件進(jìn)行電路裝接。9.2.2實(shí)物制作

1.實(shí)物設(shè)計(jì)與連接

2.實(shí)物檢測

對裝接制作的三路競賽搶答器實(shí)體，使用儀器儀表，分別進(jìn)行靜態(tài)測試和動態(tài)測試，驗(yàn)

證設(shè)計(jì)功能要求，并將檢測結(jié)果填入技術(shù)指標(biāo)檢測表格中。3.設(shè)計(jì)報(bào)告

在仿真設(shè)計(jì)、實(shí)物制作、技術(shù)指標(biāo)檢測的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析、總結(jié)，并形成Word形式的書面文字設(shè)計(jì)報(bào)告。2.實(shí)物檢測

對裝接制作的三路競賽搶答器實(shí)體，9.2.3設(shè)計(jì)擴(kuò)展訓(xùn)練

1.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（1）

試將圖9.2.2所示設(shè)計(jì)電路中，由兩個(gè)三3輸入與非門74LS10N電路構(gòu)成的編碼電路，改用一個(gè)3線—8線譯碼器74LS138和一個(gè)三3輸入與非門74LS10N構(gòu)成。

依3線—8線譯碼器74LS138輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式、七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511的邏輯功能表和表9.2.1。

9.2.3設(shè)計(jì)擴(kuò)展訓(xùn)練

1.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（有七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511輸入端D、C、B、A對應(yīng)的邏輯表達(dá)式C=D=0則有三路競賽搶答器原理圖（2），如圖9.2.4所示。有七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511輸入端D、圖9.2.4三路競賽搶答器原理圖（2）圖9.2.4三路競賽搶答器原理圖（2）2.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（2）

試設(shè)計(jì)一個(gè)在9.2.1節(jié)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上增加具有限時(shí)（和報(bào)警）功能的三路競賽搶答器。即增加倒計(jì)時(shí)顯示、控制（和報(bào)警）功能：

（1）在主持人［X］清零、發(fā)出搶答指令后，開始9s的倒計(jì)時(shí)顯示，且在有效搶答信號產(chǎn)生時(shí)顯示搶答的第一時(shí)間（并報(bào)警）。

（2）在主持人［X］清零、發(fā)出搶答指令后，開始9s的倒計(jì)時(shí)顯示，倒計(jì)時(shí)結(jié)束則所有的搶答信號無效，所有顯示器顯示0字符（并報(bào)警）。2.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（2）

試設(shè)計(jì)一個(gè)在9.2.1節(jié)9.3交通燈信號控制器的設(shè)計(jì)與制作

9.3.1仿真設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

(1)設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求東西方向車道和南北方向車道兩條交叉道路上的車輛交替行駛，每次通行時(shí)間均設(shè)定為45s，且設(shè)定時(shí)間可修改。9.3交通燈信號控制器的設(shè)計(jì)與制作

9.(2)要求黃燈閃亮5s后，綠燈轉(zhuǎn)為紅燈，才能變換行駛車道。

(3)黃燈閃亮的頻率為1Hz。

(4)東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠指示燈外，每一種燈的亮燈時(shí)間都有顯示器倒計(jì)時(shí)顯示。

(5)+5V電源為給定電源。

(6)用PCB印制板、萬能板或數(shù)字電路綜合實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)物裝接制作。(2)要求黃燈閃亮5s后，綠燈轉(zhuǎn)為紅燈，才能變換圖9.3.1交通燈控制系統(tǒng)原理框圖圖9.3.1交通燈控制系統(tǒng)原理框圖2.設(shè)計(jì)方案

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通燈控制系統(tǒng)主要由秒脈沖信號發(fā)生器、倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路、信號燈轉(zhuǎn)換控制器和譯碼驅(qū)動器等單元電路組成，其原理框圖如圖9.3.1所示。秒脈沖信號發(fā)生器是倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路和黃燈閃爍控制電路的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號源。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器輸出兩組驅(qū)動信號，分別為黃燈閃爍和紅綠燈轉(zhuǎn)換的控制信號，這兩組信號經(jīng)信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制信號燈工作。倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路用以控制信號燈轉(zhuǎn)換控制器的工作。譯碼驅(qū)動器用以驅(qū)動?xùn)|西、南北兩向信號燈。2.設(shè)計(jì)方案

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通燈控制系統(tǒng)主要3.單元電路設(shè)計(jì)

1)信號燈轉(zhuǎn)換控制器

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通指示燈有S0、S1、S2、S3四種狀態(tài)。選定邏輯變量進(jìn)行邏輯賦值，用A表示東西向，用B表示南北向，用G、Y、R分別表示綠、黃、紅色指示燈，邏輯1表示燈亮，邏輯0表示燈滅，則有信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制狀態(tài)，如表9.3.1所示。3.單元電路設(shè)計(jì)

1)信號燈轉(zhuǎn)換控制器

數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件由于信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制狀態(tài)數(shù)M=4，由式M≤2n可知選用的觸發(fā)器個(gè)數(shù)n=2。設(shè)狀態(tài)編碼分別為S0=00、S1=01、S2=11、S3=10，現(xiàn)選用工程上常用的雙JK觸發(fā)器74LS73N作為邏輯器件，其中的2個(gè)JK觸發(fā)器1和0的輸出分別為Q1和Q0，則其與信號燈狀態(tài)關(guān)系如表9.3.2所示。由于信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制狀態(tài)數(shù)M=4，由式M≤2n可知數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件由表9.3.2可知信號燈狀態(tài)的邏輯表達(dá)式：當(dāng)J≠K時(shí)，JK觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與J輸入端的狀態(tài)相同，同時(shí)分析表9.3.2，可知觸發(fā)器0的現(xiàn)態(tài)與觸發(fā)器1的次態(tài)相同、觸發(fā)器1的現(xiàn)態(tài)與觸發(fā)器0的次態(tài)相反。由表9.3.2可知信號燈狀態(tài)的邏輯表達(dá)式：當(dāng)J≠K時(shí)，數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件因此，可將觸發(fā)器0的輸出端Q0、Q0（現(xiàn)態(tài)）分別接觸發(fā)器1的1J、1K輸入端（次態(tài)），觸發(fā)器1的輸出端Q1，Q1（現(xiàn)態(tài)）分別接觸發(fā)器0的0K、0J端（次態(tài)）。取觸發(fā)器0為U1A、觸發(fā)器1為U1B，觸發(fā)器的時(shí)鐘信號用秒脈沖信號代替，有信號燈轉(zhuǎn)換控制器電路，如圖9.3.2所示。因此，可將觸發(fā)器0的輸出端Q0、Q0（現(xiàn)態(tài)）分別接圖9.3.2由JK觸發(fā)器構(gòu)成的信號燈轉(zhuǎn)換控制器圖9.3.2由JK觸發(fā)器構(gòu)成的信號燈轉(zhuǎn)換控制器2）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通指示燈亮要有倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示提示。具體工作方式為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示器為某值，然后每秒減1，直至減為“5”和“0”，交通綠、黃、紅指示燈作相應(yīng)變換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進(jìn)而進(jìn)入下一方向的工作循環(huán)。在倒計(jì)時(shí)定時(shí)過程中，計(jì)數(shù)定時(shí)器應(yīng)向信號燈轉(zhuǎn)換控制器分別提供模5和模0的定時(shí)信號T5和T0，以控制黃燈的閃爍和綠燈、黃燈、紅燈的變換。2）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通指示燈亮要倒計(jì)時(shí)定時(shí)顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示器件。為簡化電路，擬采用8421BCD碼輸入的七段數(shù)碼管，并由計(jì)數(shù)定時(shí)器驅(qū)動、顯示計(jì)數(shù)定時(shí)器的輸出值。

計(jì)數(shù)定時(shí)器選用同步可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS190N作為邏輯器件，它具有同步可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)和異步并行置數(shù)的功能。74LS190沒有專用的清零輸入端，但可以借助DDDCDBDA=0000的數(shù)據(jù)間接實(shí)現(xiàn)清零功能。74LS190的功能如表9.3.3所示。倒計(jì)時(shí)定時(shí)顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示器件。為簡化電路，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)45秒的倒計(jì)時(shí)定時(shí)，需選用兩個(gè)74LS190芯片級聯(lián)成一個(gè)從99倒計(jì)到00的減法計(jì)數(shù)器，其中作為個(gè)位數(shù)74LS190芯片的CLK接秒脈沖信號發(fā)生器（頻率為1Hz），而把個(gè)位數(shù)74LS190芯片的輸出端QA、QD通過一個(gè)與門接到十位數(shù)74LS190芯片的CLK端。當(dāng)個(gè)位數(shù)減到0再減1時(shí)，即為9，十進(jìn)制數(shù)0和9對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)0000和1001中對應(yīng)的數(shù)位QA、QD會同時(shí)由0變?yōu)?。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)45秒的倒計(jì)時(shí)定時(shí)，需選用兩個(gè)7因?yàn)镼A、QD是通過一個(gè)與門與十位數(shù)74LS190芯

片的CLK端連接，即相當(dāng)于產(chǎn)生了一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿。因此會給十位數(shù)74LS190芯片一個(gè)借位信號，即相當(dāng)于十位數(shù)數(shù)字減1。

計(jì)數(shù)定時(shí)器的預(yù)置數(shù)可用８個(gè)開關(guān)分別與十位數(shù)74LS190芯片和個(gè)位數(shù)74LS190芯片的預(yù)置數(shù)輸入端D、C、B、A相連。預(yù)置數(shù)的范圍為1～99。因?yàn)镼A、QD是通過一個(gè)與門與十位數(shù)74LS190芯

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，紅、綠燈通行時(shí)間為45s，可按圖9.3.3所示連接方法，十位數(shù)74LS190芯片的預(yù)置數(shù)輸入端D、C、B、A置為0100（相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)4）、個(gè)位數(shù)74LS190芯片的預(yù)置數(shù)輸入端D、C、B、A置為0101（相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)5）。（接電源相當(dāng)于接1，懸空相當(dāng)于接０。）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，紅、綠燈通行時(shí)間為45s，可按圖9圖9.3.374LS190芯片預(yù)置數(shù)輸入端的連接方法圖9.3.374LS190芯片預(yù)置數(shù)輸入端的連接方法倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路如圖9.3.4所示。按照74LS190的功能表，計(jì)數(shù)定時(shí)控制端CTEN接低電平，加/減計(jì)數(shù)定時(shí)控制端U/O接高電平，以實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)。預(yù)置端LOAD接低電平，以實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)（接高電平時(shí)為計(jì)數(shù)狀態(tài)）。因此，工作開始時(shí)，LOAD為0，計(jì)數(shù)定時(shí)器預(yù)置數(shù)，置完數(shù)后，LOAD變?yōu)?，計(jì)數(shù)定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)數(shù)減到數(shù)00時(shí)，LOAD又變?yōu)?，計(jì)數(shù)定時(shí)器又預(yù)置數(shù)，之后又倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，如此循環(huán)下去。倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路如圖9.3.4所示。按照74LS190的圖9.3.4倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路圖9.3.4倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路3）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器與信號燈轉(zhuǎn)換控制器的連接

倒計(jì)時(shí)定時(shí)器與信號燈轉(zhuǎn)換控制器連接組成的交通燈信號控制器電路如圖9.3.5所示。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器向信號燈轉(zhuǎn)換控制器提供定時(shí)控制信號T5和T0，以實(shí)現(xiàn)信號燈的轉(zhuǎn)換。T0表示倒計(jì)時(shí)減到數(shù)“00”時(shí)（即綠燈的預(yù)置時(shí)間，因?yàn)榈?0時(shí)，計(jì)數(shù)定時(shí)器重新置數(shù)），此時(shí)給信號燈轉(zhuǎn)換控制器一個(gè)脈沖，使信號燈發(fā)生轉(zhuǎn)換，一個(gè)方向的綠燈亮，另一個(gè)方向的紅燈亮。3）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器與信號燈轉(zhuǎn)換控制器的連接

倒計(jì)時(shí)接法為：把個(gè)位、十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、QC、QD分別用一個(gè)四輸入或非門連起來，再把這兩個(gè)四輸入或非門的輸出用一個(gè)與門連起來。T5表示倒計(jì)時(shí)減到數(shù)“05”時(shí)，給信號燈轉(zhuǎn)換器一個(gè)脈沖，使信號燈發(fā)生轉(zhuǎn)換，綠燈的變?yōu)辄S燈，紅燈的不變。接法為：把個(gè)位、十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、Q接法為：當(dāng)減到數(shù)為“05”（00000101）時(shí)，把十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、QC、QD用一個(gè)四輸入或非門連

起來，個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端QB、QD用一個(gè)兩輸入或非門連起來，再把這兩個(gè)或非門與個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QC用一個(gè)四輸入與門連接起來。最后將T5和T0兩個(gè)定時(shí)信號用或門連接接入信號燈轉(zhuǎn)換控制器的時(shí)鐘端。接法為：當(dāng)減到數(shù)為“05”（00000101）時(shí)，4）黃燈閃爍控制

依據(jù)設(shè)計(jì)要求黃燈每秒閃一次，即黃燈亮0.5s，滅

0.5s，故用一個(gè)頻率為1Hz的脈沖與控制黃燈的輸出信號用一個(gè)與門連接至黃燈。具體電路如圖9.3.5所示。

4）黃燈閃爍控制

依據(jù)設(shè)計(jì)要求黃燈每秒閃一次，圖9.3.5交通燈信號控制器電路圖圖9.3.5交通燈信號控制器電路圖5）秒脈沖信號產(chǎn)生電路

秒脈沖信號產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，主要由振蕩器和分頻器組成。振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心，可用高精準(zhǔn)度的石英晶體振蕩電路或由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器構(gòu)成，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確度。一般來說，振蕩器的頻率越高，分頻的次數(shù)越多，計(jì)時(shí)的精度越高，但耗電量越大，故在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的電路。本設(shè)計(jì)時(shí)間精度要求不高，故可采用由555構(gòu)成的多諧振蕩器作為秒脈沖信號產(chǎn)生

電路。5）秒脈沖信號產(chǎn)生電路

秒脈沖信號產(chǎn)生電路的功能振蕩器產(chǎn)生的時(shí)間信號通常頻率很高，要使它變成“秒”信號，需要用分頻器來完成。其功能主要是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號，即每秒產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘上升沿，頻率為1Hz。分頻器的級數(shù)和每級的分頻次數(shù)要根據(jù)振蕩頻率及時(shí)基頻率來決定。若選用的時(shí)基頻率為1kHz，可采用三級每級十分頻的74LS160做為分頻器。74LS160是一個(gè)十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其邏輯功能如表9.3.4所示。振蕩器產(chǎn)生的時(shí)間信號通常頻率很高，要使它變成“秒”信由555多諧振蕩器和三級74LS160分頻器構(gòu)成的秒脈沖信號產(chǎn)生電路，如圖9.3.6所示。由555多諧振蕩器和三級74LS160分頻器構(gòu)成的秒脈沖圖9.3.6秒脈沖信號產(chǎn)生電路圖9.3.6秒脈沖信號產(chǎn)生電路由U1（LM555CN）構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩周期

T≈0.7（R1＋2R2）C1≈0.7×(1+2×1)×103×470×10－9=

0.987ms，f=1/T≈1.0132kHz，取多諧振蕩器的振蕩頻率為1kHz。輸出的約1kHz矩形脈沖信號，即為第一級計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號。74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，四個(gè)使能端ENP、ENT、LOAD、CLR均接高電平。因每計(jì)數(shù)滿10產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號（逢十進(jìn)一），所以從進(jìn)位端RCO輸出的進(jìn)位信號即為十分頻信號。故經(jīng)第一級74LS160分頻器分頻后得到的矩形脈沖信號為100Hz。由U1（LM555CN）構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩周期

T將這個(gè)信號接入下一級分頻器的時(shí)鐘信號端CLK，則可實(shí)現(xiàn)繼續(xù)分頻。經(jīng)兩級74LS160逐級分頻后可得10Hz和1Hz的矩形脈沖信號。第三級74LS160分頻器輸出的進(jìn)位信號即為1Hz的秒脈沖信號。將此信號作為倒計(jì)時(shí)定時(shí)器的時(shí)鐘信號，接入電路，取代圖9.4.5所示電路中的1Hz時(shí)鐘

脈沖信號，即可構(gòu)成一個(gè)完整的交通燈信號控制器。用四通道示波器測試圖9.3.6所示秒脈沖信號產(chǎn)生電路各級脈沖信號的波形，如圖9.3.7所示。將這個(gè)信號接入下一級分頻器的時(shí)鐘信號端CLK，則可實(shí)現(xiàn)圖9.3.7千分頻秒脈沖信號仿真波形圖9.3.7千分頻秒脈沖信號仿真波形9.3.2功能仿真測試

1.功能檢測

點(diǎn)擊仿真啟動按鈕，便可以進(jìn)行交通信號燈控制系統(tǒng)的仿真，電路默認(rèn)把通行時(shí)間設(shè)為45s，打開開關(guān)，東西方向車道的綠燈亮，南北方向車道的紅燈亮。時(shí)間顯示器從預(yù)置的45s，以每秒減1，減到5時(shí)，東西方向車道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，而且黃燈每秒閃一次，南北方向車道的紅燈都不變。9.3.2功能仿真測試

1.功能檢測

減到數(shù)0時(shí)，1s后顯示器又轉(zhuǎn)換成預(yù)置的45s，東西方向車道的黃燈轉(zhuǎn)換為紅燈，南北方向車道的紅燈轉(zhuǎn)換為綠燈。減到5時(shí)，南北方向車道的綠燈轉(zhuǎn)換為黃燈，而且黃燈每秒閃一次，東西方向車道的紅燈不變。如此循環(huán)下去。減到數(shù)0時(shí)，1s后顯示器又轉(zhuǎn)換成預(yù)置的45s，東2.功能調(diào)試檢測

通過撥動預(yù)置時(shí)間的開關(guān)可以把通車時(shí)間修改為其他的值再進(jìn)行仿真（時(shí)間范圍為1～99s），效果應(yīng)同上。打開仿真啟動開關(guān)，東西方向綠燈亮，時(shí)間倒計(jì)數(shù)定時(shí)，交通信號燈進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，到0s時(shí)又進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而且時(shí)間重置為預(yù)置的數(shù)值，如此循環(huán)。2.功能調(diào)試檢測

通過撥動預(yù)置時(shí)間的開關(guān)可以把9.3.3實(shí)物制作與擴(kuò)展訓(xùn)練

1.實(shí)物制作

2.設(shè)計(jì)擴(kuò)展訓(xùn)練

（1）功能擴(kuò)展?？梢钥紤]增加人行道的指示燈。人行道的紅綠燈應(yīng)該與車道的紅綠燈是同步的，因此人行道信號燈的控制信號同樣可以來自倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路。

（2）電路進(jìn)一步擴(kuò)展可以考慮使兩條車道不一樣，分為主干道和匝道，兩條車道允許通行時(shí)間不一樣，這就需兩個(gè)倒計(jì)時(shí)電路來完成，同時(shí)需再增加兩個(gè)數(shù)碼管來顯示通行時(shí)間。9.3.3實(shí)物制作與擴(kuò)展訓(xùn)練

1.實(shí)物制作9.4數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作

1.設(shè)計(jì)要求

（1）設(shè)計(jì)一個(gè)具有時(shí)、分、秒的十進(jìn)制數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)器；

（2）具有手動校時(shí)、校分的功能；

（3）通過開關(guān)能實(shí)現(xiàn)小時(shí)的十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制

轉(zhuǎn)換；

（4）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，應(yīng)該是每個(gè)整點(diǎn)完成相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的報(bào)時(shí)，例如3點(diǎn)鐘響3聲。9.4數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作

1.設(shè)2.總體方案設(shè)計(jì)

數(shù)字時(shí)鐘由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示、報(bào)時(shí)等電路組成。其中，振蕩器和分頻器組成標(biāo)準(zhǔn)秒信號發(fā)生器，直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度。由不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器組成計(jì)時(shí)系統(tǒng)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入采用六十進(jìn)制的“秒計(jì)數(shù)器”，每累計(jì)60秒就發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。2.總體方案設(shè)計(jì)

數(shù)字時(shí)鐘由振蕩器、分頻器、“分計(jì)數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用二十四或十二進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時(shí)或12小時(shí)的累計(jì)。譯碼顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過六位七段譯碼顯示器顯示出來?？蛇M(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)。計(jì)時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，可以用校時(shí)電路校時(shí)、校分。數(shù)字電子鐘原理框圖如圖9.4.1所示?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)圖9.4.1數(shù)字電子鐘原理框圖圖9.4.1數(shù)字電子鐘原理框圖3.單元電路設(shè)計(jì)、調(diào)試和實(shí)物制作

可參照9.2節(jié)和9.3節(jié)中用規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、調(diào)試并制作數(shù)字電子鐘。3.單元電路設(shè)計(jì)、調(diào)試和實(shí)物制作

可參照9.第９章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法9.2三路競賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作9.3交通燈信號控制器的設(shè)計(jì)與制作9.4數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作第９章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法

9.1.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法

1.數(shù)字系統(tǒng)的組成

由輸入電路、信號處理電路、控制電路、時(shí)鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路、輸出電路等數(shù)字邏輯單元電路構(gòu)成，按一定順序處理和傳輸數(shù)字信號的設(shè)備稱為數(shù)字系統(tǒng)。

輸入電路主要作用是將被控制信號加工變換成數(shù)字信號，其形式包括各種輸入接口電路。在設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，應(yīng)先了解輸入信號的性質(zhì)，接口的條件，來設(shè)計(jì)合適的輸入接口電路。9.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的一般方法

9.1.1控制電路的功能是將控制信息加工運(yùn)算并為系統(tǒng)各部分提供所需的各種控制。信號處理電路接受控制電路的控制，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字、邏輯運(yùn)算等信號處理，并將處理過程中產(chǎn)生的狀態(tài)信息反饋到控制電路?？刂齐娐泛托盘柼幚黼娐肥钦麄€(gè)數(shù)字系統(tǒng)的核心。設(shè)計(jì)控制電路和信號處理電路是整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的內(nèi)容，應(yīng)該特別注意不同信號之間的邏輯性與時(shí)序性。控制電路的功能是將控制信息加工運(yùn)算并為系統(tǒng)各部分提供所需在數(shù)字系統(tǒng)中，各種邏輯時(shí)鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路、電源電路是數(shù)字系統(tǒng)正常工作的保證，整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)都在它們的控制之下按一定的規(guī)律工作。時(shí)鐘電路包括主時(shí)鐘振蕩電路及分頻后形成各種時(shí)鐘脈沖的電路。設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求首先確定主時(shí)鐘的頻率，并注意與其他控制信號結(jié)合產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種時(shí)鐘信號。在數(shù)字系統(tǒng)中，各種邏輯時(shí)鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路、電源脈沖產(chǎn)生電路應(yīng)按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求提供合適的脈沖信

號。電源電路應(yīng)為整個(gè)系統(tǒng)的正常工作提供所需的直流電平。在數(shù)字電路系統(tǒng)中，TTL電路對電源電壓要求比較嚴(yán)格，電壓值必須在一定范圍內(nèi)。CMOS電路對電源電壓的要求相對比較寬松，設(shè)計(jì)電源時(shí)，必須注意電源的負(fù)載能力，電壓的穩(wěn)定及波紋系數(shù)等。脈沖產(chǎn)生電路應(yīng)按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求提供合適的脈沖信

號。電輸出電路是完成系統(tǒng)最后邏輯功能的重要部分。在數(shù)字電路系統(tǒng)中存在各種各樣的輸出接口電路。其功能或是發(fā)送一組經(jīng)系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)；或是顯示一組數(shù)字；或是將數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成模擬輸出信號。所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸出電路時(shí)，必須注意在電平、信號極性、拖動能力等方面與負(fù)載的匹配。輸出電路是完成系統(tǒng)最后邏輯功能的重要部分。在數(shù)字電路系2.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法與步驟

1）消化課題

必須充分了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，明確系統(tǒng)的全部功能、要求及技術(shù)指標(biāo)。熟悉被處理信號與被控制對象的各種參數(shù)與特點(diǎn)。2.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法與步驟

1）消化課2）確定總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)系統(tǒng)邏輯功能畫出系統(tǒng)的原理框圖，將系統(tǒng)分解。確定連接不同方框間各種信號的邏輯關(guān)系與時(shí)序關(guān)系。方框圖應(yīng)能簡潔、清晰地表示設(shè)計(jì)方案的原理。

3）用計(jì)算機(jī)軟件搭建單元電路并進(jìn)行電路仿真

選擇合適的數(shù)字器件，用計(jì)算機(jī)軟件搭建各邏輯單元電路。然后利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對電路進(jìn)行仿真測試，從而確定電路是否準(zhǔn)確無誤。2）確定總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)系統(tǒng)邏輯功能畫出系統(tǒng)的4）分析電路中的數(shù)字電路仿真功能

設(shè)計(jì)的電路可能不存在任何問題，但組合起來后系統(tǒng)可能不能正常工作，因此，充分分析各單元電路，特別是對控制信號要從邏輯關(guān)系、正負(fù)極性、時(shí)序等幾個(gè)方面進(jìn)行深入的考慮，確保不存在沖突。在深入分析的基礎(chǔ)上通過對原設(shè)計(jì)電路的不斷修改，從而獲得最佳設(shè)計(jì)方案。4）分析電路中的數(shù)字電路仿真功能

設(shè)計(jì)的電路可能5）完成整體設(shè)計(jì)

在各單元電路完成的基礎(chǔ)上，再用計(jì)算機(jī)軟件對整個(gè)電路進(jìn)行仿真，進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求能設(shè)計(jì)出一個(gè)比較理想的數(shù)字系統(tǒng)須經(jīng)常訓(xùn)練，反復(fù)實(shí)踐才能熟練。5）完成整體設(shè)計(jì)

在各單元電路完成的基礎(chǔ)上，再9.1.2數(shù)字系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

1．制作PCB

設(shè)計(jì)、制作PCB印制電路板，或使用萬能板進(jìn)行電路裝接連線設(shè)計(jì)。

2．元器件檢測

元器件裝接前，要進(jìn)行檢測，這樣可以減少因元器件原因造成的電路故障，從而提高工作效率。9.1.2數(shù)字系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

1．制作PC3．電路裝接

依PCB印制電路板或萬能板電路裝接連線設(shè)計(jì)工藝文件，進(jìn)行電路裝接。在安裝元器件時(shí)，集成電路最好通過插座與電路板連接，這便于在器件損壞時(shí)對其進(jìn)行更換。另外，在焊接過程中，焊點(diǎn)應(yīng)可靠、美觀，注意不要出現(xiàn)掛錫或虛焊現(xiàn)象。3．電路裝接

依PCB印制電路板或萬能板電路裝接4．電路調(diào)試

（1）充分理解電路的工作原理和電路結(jié)構(gòu)，對電路輸入輸出之間的邏輯關(guān)系，正常情況下的信號的電平、波形、頻率等做到心中有數(shù)。據(jù)此設(shè)計(jì)出科學(xué)的調(diào)試方法，包括儀器的選用、調(diào)試的步驟以及每一步驟中檢測的部位等。（2）先進(jìn)行靜態(tài)測試，確定IC的電源、地及控制端的靜態(tài)電平等直流工作狀態(tài)是否正常后再進(jìn)行動態(tài)測試。在進(jìn)行靜、動態(tài)測試時(shí)應(yīng)盡量保證測試條件與電路的實(shí)際工作狀態(tài)相吻合。4．電路調(diào)試

（1）充分理解電路的工作原理和電（3）在尋找故障時(shí)，可由前往后或由后往前按信號的流程對電路進(jìn)行逐級測量；也可以根據(jù)電路的特點(diǎn)在關(guān)鍵部位測量；或根據(jù)通電后系統(tǒng)的工作狀態(tài)直接從電路的某一部分入手檢查。

（4）明確每次測量的意義。對于要了解什么及希望解決什么問題做到心中有數(shù)。

（5）在對電路進(jìn)行檢測、試驗(yàn)或調(diào)整的過程中，應(yīng)掌握一些實(shí)用的檢測方法，如對換法、對比法、對分法、信號注入法信號尋跡法等。（3）在尋找故障時(shí)，可由前往后或由后往前按信號的流程（6）在數(shù)字電路中由于不存在大功率、大電流、高電壓等工作狀態(tài)，電路故障一般都是裝配過程中出現(xiàn)的掛錫、虛焊、元件插錯(cuò)等原因造成的，除非IC插反了方向或電源接錯(cuò)了，否則有源器件損壞的情況很少。（6）在數(shù)字電路中由于不存在大功率、大電流、高電壓9.2三路競賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作

9.2.1仿真設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)要求

（1）制作一個(gè)可容納三組參賽者的競賽搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供參加競賽者使用。

（2）電路應(yīng)具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。

（3）若同時(shí)有兩組或兩組以上搶答，則所有的搶答信號無效，顯示器顯示0字符。9.2三路競賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作

9.2.12.三路競賽搶答器仿真設(shè)計(jì)

1）原理框圖

由設(shè)計(jì)要求“若同時(shí)有兩組或兩組以上搶答，則所有的搶答信號無效，顯示器顯示0字符”，涉及時(shí)序邏輯，所以搶答信號處理須使用觸發(fā)器。為此，用一塊四D觸發(fā)器74LS175（上升沿觸發(fā)）、兩個(gè)三3輸入與非門74LS10N，一個(gè)三3輸入與門74LS11N、一塊555定時(shí)器電路、一塊共陰七段數(shù)碼顯示器和若干按鈕開關(guān)、電阻器、電容器等器件設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納［1］、［2］、［3］個(gè)組別參加的三路競賽搶答器（1）（＋5V電源另配），設(shè)計(jì)原理框圖如圖9.2.1所示。2.三路競賽搶答器仿真設(shè)計(jì)

1）原理框圖

圖9.2.1三路競賽搶答器設(shè)計(jì)原理框圖圖9.2.1三路競賽搶答器設(shè)計(jì)原理框圖2）邏輯賦值、原理圖

將圖9.2.1所示原理框圖設(shè)計(jì)細(xì)化，有三路競賽搶答器原理圖，如圖9.2.2所示。圖中，［X］為主持人清零信號，低電平有效，清零后，顯示器清零。搶答開始信號，高電平有效，單擊開關(guān)控制鍵［X］，接入高電平，搶答開始。［1］、［2］、［3］分別為三個(gè)參賽組的組別符

號，每組有一個(gè)搶答按鈕，搶答高電平有效。搶答時(shí)，第一時(shí)間搶答成功者的組別符號被顯示器顯示。2）邏輯賦值、原理圖

將圖9.2.1所示原理框圖9.2.2三路竟賽搶答器原理圖圖9.2.2三路竟賽搶答器原理圖3）設(shè)計(jì)說明

當(dāng)主持人按下清零按鈕后，四D觸發(fā)器U1的CLR=0，U1被清零，Q1＝Q2＝Q3＝0、Q1=Q2=Q3=1，顯示器U9顯示0字符，所有搶答信號無效。

第一搶答信號的鑒別和鎖存功能由四D觸發(fā)器（74LS175）U1，三3輸入與門（74LS11）U2A、U3B和一個(gè)用1塊555定時(shí)器電路U7構(gòu)成的多諧振蕩器組合完成。3）設(shè)計(jì)說明

當(dāng)主持人按下清零按鈕后，四D觸發(fā)為保證參賽者在按搶答按鈕的瞬間，時(shí)鐘脈沖信號能適時(shí)地到達(dá)，圖中，由U7LM555CN構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩周期T≈0.7（R5＋2R6）C1=0.7×(4+2×3)×103×10－7≈0.7ms，約為1.4kHz，遠(yuǎn)高于參賽選手的搶答頻率。為保證參賽者在按搶答按鈕的瞬間，時(shí)鐘脈沖信號能適時(shí)地到當(dāng)主持人命令開始搶答后，U1的CLR=1，搶答開始，其后的搶答信號有效。設(shè)第一組參賽者在第一時(shí)間按下了搶答器按鈕［1］，于是U1的Q1=0，三3輸入與門U2A的輸出為0，U3B的輸出為0，即U174LS175的時(shí)鐘脈沖信號CLK（上升沿有效）為0，被封鎖，即第一搶答信號被鑒別和鎖存，并使其后的搶答信號無效。當(dāng)主持人命令開始搶答后，U1的CLR=1，搶答開始，按設(shè)計(jì)要求，七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路（CD4511）U8對應(yīng)的譯碼表，如表9.2.1所示。

由表9.2.1可寫出七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511輸入端D、C、B、A對應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式：C=D=0按設(shè)計(jì)要求，七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路（CD4511數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件3.仿真分析

1）檢測時(shí)鐘信號（555多諧振蕩器）

如圖9.2.3所示，檢測時(shí)鐘脈沖信號控制電路的振蕩頻率和控制功能。測得時(shí)鐘脈沖信號（555多諧振蕩器）的振蕩周期T≈0.714286ms，振蕩頻率約為1.399999kHz，遠(yuǎn)高于參賽選手的搶答頻率，符合設(shè)計(jì)要求。測得第一搶答信號的鑒別和鎖存功能正常，符合設(shè)計(jì)要求。3.仿真分析

1）檢測時(shí)鐘信號（555多諧振圖9.2.3檢測時(shí)鐘脈沖信號控制電路圖9.2.3檢測時(shí)鐘脈沖信號控制電路2）檢測七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路及編碼電路

從輸出端往輸入端，分別檢測七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動單元電路和編碼單元電路。測得功能正常，符合設(shè)計(jì)

要求。2）檢測七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路及編碼電路

3）系統(tǒng)檢測

按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，分析驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能要求。工作時(shí)，主持人需先將搶答器的清零按鈕［X］接低電平后，再接高電平（發(fā)出“開始搶答”的指令），則第一時(shí)間搶答成功的參賽者的組別符號被顯示器顯示，此時(shí)，其后的搶答信號應(yīng)無效；若同時(shí)有兩組或兩組以上搶答，則所有的搶答信號無效，顯示器顯示0字符。測得功能正常，符合設(shè)計(jì)要求。3）系統(tǒng)檢測

按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，分析驗(yàn)證9.2.2實(shí)物制作

1.實(shí)物設(shè)計(jì)與連接

（1）依圖9.2.2所示設(shè)計(jì)電路，設(shè)計(jì)、制作PCB印制電路板，或使用萬能板進(jìn)行電路裝

接連線設(shè)計(jì)，或使用電子綜合實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行裝接布線設(shè)計(jì)。（2）編制元器件清單，準(zhǔn)備元器件、電路裝接連線、裝接材料、工具和儀器儀表，進(jìn)行元器件檢測。

（3）依圖9.2.2所示設(shè)計(jì)電路和電路裝接工藝文件進(jìn)行電路裝接。9.2.2實(shí)物制作

1.實(shí)物設(shè)計(jì)與連接

2.實(shí)物檢測

對裝接制作的三路競賽搶答器實(shí)體，使用儀器儀表，分別進(jìn)行靜態(tài)測試和動態(tài)測試，驗(yàn)

證設(shè)計(jì)功能要求，并將檢測結(jié)果填入技術(shù)指標(biāo)檢測表格中。3.設(shè)計(jì)報(bào)告

在仿真設(shè)計(jì)、實(shí)物制作、技術(shù)指標(biāo)檢測的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析、總結(jié)，并形成Word形式的書面文字設(shè)計(jì)報(bào)告。2.實(shí)物檢測

對裝接制作的三路競賽搶答器實(shí)體，9.2.3設(shè)計(jì)擴(kuò)展訓(xùn)練

1.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（1）

試將圖9.2.2所示設(shè)計(jì)電路中，由兩個(gè)三3輸入與非門74LS10N電路構(gòu)成的編碼電路，改用一個(gè)3線—8線譯碼器74LS138和一個(gè)三3輸入與非門74LS10N構(gòu)成。

依3線—8線譯碼器74LS138輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式、七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511的邏輯功能表和表9.2.1。

9.2.3設(shè)計(jì)擴(kuò)展訓(xùn)練

1.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（有七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511輸入端D、C、B、A對應(yīng)的邏輯表達(dá)式C=D=0則有三路競賽搶答器原理圖（2），如圖9.2.4所示。有七段數(shù)碼顯示器譯碼/驅(qū)動電路CD4511輸入端D、圖9.2.4三路競賽搶答器原理圖（2）圖9.2.4三路競賽搶答器原理圖（2）2.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（2）

試設(shè)計(jì)一個(gè)在9.2.1節(jié)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上增加具有限時(shí)（和報(bào)警）功能的三路競賽搶答器。即增加倒計(jì)時(shí)顯示、控制（和報(bào)警）功能：

（1）在主持人［X］清零、發(fā)出搶答指令后，開始9s的倒計(jì)時(shí)顯示，且在有效搶答信號產(chǎn)生時(shí)顯示搶答的第一時(shí)間（并報(bào)警）。

（2）在主持人［X］清零、發(fā)出搶答指令后，開始9s的倒計(jì)時(shí)顯示，倒計(jì)時(shí)結(jié)束則所有的搶答信號無效，所有顯示器顯示0字符（并報(bào)警）。2.電路擴(kuò)展訓(xùn)練（2）

試設(shè)計(jì)一個(gè)在9.2.1節(jié)9.3交通燈信號控制器的設(shè)計(jì)與制作

9.3.1仿真設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

(1)設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口的交通燈控制電路，要求東西方向車道和南北方向車道兩條交叉道路上的車輛交替行駛，每次通行時(shí)間均設(shè)定為45s，且設(shè)定時(shí)間可修改。9.3交通燈信號控制器的設(shè)計(jì)與制作

9.(2)要求黃燈閃亮5s后，綠燈轉(zhuǎn)為紅燈，才能變換行駛車道。

(3)黃燈閃亮的頻率為1Hz。

(4)東西方向、南北方向車道除了有紅、黃、綠指示燈外，每一種燈的亮燈時(shí)間都有顯示器倒計(jì)時(shí)顯示。

(5)+5V電源為給定電源。

(6)用PCB印制板、萬能板或數(shù)字電路綜合實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)物裝接制作。(2)要求黃燈閃亮5s后，綠燈轉(zhuǎn)為紅燈，才能變換圖9.3.1交通燈控制系統(tǒng)原理框圖圖9.3.1交通燈控制系統(tǒng)原理框圖2.設(shè)計(jì)方案

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通燈控制系統(tǒng)主要由秒脈沖信號發(fā)生器、倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路、信號燈轉(zhuǎn)換控制器和譯碼驅(qū)動器等單元電路組成，其原理框圖如圖9.3.1所示。秒脈沖信號發(fā)生器是倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路和黃燈閃爍控制電路的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號源。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器輸出兩組驅(qū)動信號，分別為黃燈閃爍和紅綠燈轉(zhuǎn)換的控制信號，這兩組信號經(jīng)信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制信號燈工作。倒計(jì)時(shí)定時(shí)電路用以控制信號燈轉(zhuǎn)換控制器的工作。譯碼驅(qū)動器用以驅(qū)動?xùn)|西、南北兩向信號燈。2.設(shè)計(jì)方案

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通燈控制系統(tǒng)主要3.單元電路設(shè)計(jì)

1)信號燈轉(zhuǎn)換控制器

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通指示燈有S0、S1、S2、S3四種狀態(tài)。選定邏輯變量進(jìn)行邏輯賦值，用A表示東西向，用B表示南北向，用G、Y、R分別表示綠、黃、紅色指示燈，邏輯1表示燈亮，邏輯0表示燈滅，則有信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制狀態(tài)，如表9.3.1所示。3.單元電路設(shè)計(jì)

1)信號燈轉(zhuǎn)換控制器

數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件由于信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制狀態(tài)數(shù)M=4，由式M≤2n可知選用的觸發(fā)器個(gè)數(shù)n=2。設(shè)狀態(tài)編碼分別為S0=00、S1=01、S2=11、S3=10，現(xiàn)選用工程上常用的雙JK觸發(fā)器74LS73N作為邏輯器件，其中的2個(gè)JK觸發(fā)器1和0的輸出分別為Q1和Q0，則其與信號燈狀態(tài)關(guān)系如表9.3.2所示。由于信號燈轉(zhuǎn)換控制器控制狀態(tài)數(shù)M=4，由式M≤2n可知數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件由表9.3.2可知信號燈狀態(tài)的邏輯表達(dá)式：當(dāng)J≠K時(shí)，JK觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與J輸入端的狀態(tài)相同，同時(shí)分析表9.3.2，可知觸發(fā)器0的現(xiàn)態(tài)與觸發(fā)器1的次態(tài)相同、觸發(fā)器1的現(xiàn)態(tài)與觸發(fā)器0的次態(tài)相反。由表9.3.2可知信號燈狀態(tài)的邏輯表達(dá)式：當(dāng)J≠K時(shí)，數(shù)字電子技術(shù)第9章數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)課件因此，可將觸發(fā)器0的輸出端Q0、Q0（現(xiàn)態(tài)）分別接觸發(fā)器1的1J、1K輸入端（次態(tài)），觸發(fā)器1的輸出端Q1，Q1（現(xiàn)態(tài)）分別接觸發(fā)器0的0K、0J端（次態(tài)）。取觸發(fā)器0為U1A、觸發(fā)器1為U1B，觸發(fā)器的時(shí)鐘信號用秒脈沖信號代替，有信號燈轉(zhuǎn)換控制器電路，如圖9.3.2所示。因此，可將觸發(fā)器0的輸出端Q0、Q0（現(xiàn)態(tài)）分別接圖9.3.2由JK觸發(fā)器構(gòu)成的信號燈轉(zhuǎn)換控制器圖9.3.2由JK觸發(fā)器構(gòu)成的信號燈轉(zhuǎn)換控制器2）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通指示燈亮要有倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示提示。具體工作方式為：當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示器為某值，然后每秒減1，直至減為“5”和“0”，交通綠、黃、紅指示燈作相應(yīng)變換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進(jìn)而進(jìn)入下一方向的工作循環(huán)。在倒計(jì)時(shí)定時(shí)過程中，計(jì)數(shù)定時(shí)器應(yīng)向信號燈轉(zhuǎn)換控制器分別提供模5和模0的定時(shí)信號T5和T0，以控制黃燈的閃爍和綠燈、黃燈、紅燈的變換。2）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器

依據(jù)設(shè)計(jì)要求，交通指示燈亮要倒計(jì)時(shí)定時(shí)顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示器件。為簡化電路，擬采用8421BCD碼輸入的七段數(shù)碼管，并由計(jì)數(shù)定時(shí)器驅(qū)動、顯示計(jì)數(shù)定時(shí)器的輸出值。

計(jì)數(shù)定時(shí)器選用同步可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS190N作為邏輯器件，它具有同步可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)和異步并行置數(shù)的功能。74LS190沒有專用的清零輸入端，但可以借助DDDCDBDA=0000的數(shù)據(jù)間接實(shí)現(xiàn)清零功能。74LS190的功能如表9.3.3所示。倒計(jì)時(shí)定時(shí)顯示采用七段數(shù)碼管作為顯示器件。為簡化電路，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)45秒的倒計(jì)時(shí)定時(shí)，需選用兩個(gè)74LS190芯片級聯(lián)成一個(gè)從99倒計(jì)到00的減法計(jì)數(shù)器，其中作為個(gè)位數(shù)74LS190芯片的CLK接秒脈沖信號發(fā)生器（頻率為1Hz），而把個(gè)位數(shù)74LS190芯片的輸出端QA、QD通過一個(gè)與門接到十位數(shù)74LS190芯片的CLK端。當(dāng)個(gè)位數(shù)減到0再減1時(shí)，即為9，十進(jìn)制數(shù)0和9對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)0000和1001中對應(yīng)的數(shù)位QA、QD會同時(shí)由0變?yōu)?。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，要實(shí)現(xiàn)45秒的倒計(jì)時(shí)定時(shí)，需選用兩個(gè)7因?yàn)镼A、QD是通過一個(gè)與門與十位數(shù)74LS190芯

片的CLK端連接，即相當(dāng)于產(chǎn)生了一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿。因此會給十位數(shù)74LS190芯片一個(gè)借位信號，即相當(dāng)于十位數(shù)數(shù)字減1。

計(jì)數(shù)定時(shí)器的預(yù)置數(shù)可用８個(gè)開關(guān)分別與十位數(shù)74LS190芯片和個(gè)位數(shù)74LS190芯片的預(yù)置數(shù)輸入端D、C、B、A相連。預(yù)置數(shù)的范圍為1～99。因?yàn)镼A、QD是通過一個(gè)與門與十位數(shù)74LS190芯

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，紅、綠燈通行時(shí)間為45s，可按圖9.3.3所示連接方法，十位數(shù)74LS190芯片的預(yù)置數(shù)輸入端D、C、B、A置為0100（相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)4）、個(gè)位數(shù)74LS190芯片的預(yù)置數(shù)輸入端D、C、B、A置為0101（相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)5）。（接電源相當(dāng)于接1，懸空相當(dāng)于接０。）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，紅、綠燈通行時(shí)間為45s，可按圖9圖9.3.374LS190芯片預(yù)置數(shù)輸入端的連接方法圖9.3.374LS190芯片預(yù)置數(shù)輸入端的連接方法倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路如圖9.3.4所示。按照74LS190的功能表，計(jì)數(shù)定時(shí)控制端CTEN接低電平，加/減計(jì)數(shù)定時(shí)控制端U/O接高電平，以實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)。預(yù)置端LOAD接低電平，以實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)（接高電平時(shí)為計(jì)數(shù)狀態(tài)）。因此，工作開始時(shí)，LOAD為0，計(jì)數(shù)定時(shí)器預(yù)置數(shù)，置完數(shù)后，LOAD變?yōu)?，計(jì)數(shù)定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)數(shù)減到數(shù)00時(shí)，LOAD又變?yōu)?，計(jì)數(shù)定時(shí)器又預(yù)置數(shù)，之后又倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，如此循環(huán)下去。倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)電路如圖9.3.4所示。按照74LS190的圖9.3.4倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路圖9.3.4倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路3）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器與信號燈轉(zhuǎn)換控制器的連接

倒計(jì)時(shí)定時(shí)器與信號燈轉(zhuǎn)換控制器連接組成的交通燈信號控制器電路如圖9.3.5所示。倒計(jì)時(shí)定時(shí)器向信號燈轉(zhuǎn)換控制器提供定時(shí)控制信號T5和T0，以實(shí)現(xiàn)信號燈的轉(zhuǎn)換。T0表示倒計(jì)時(shí)減到數(shù)“00”時(shí)（即綠燈的預(yù)置時(shí)間，因?yàn)榈?0時(shí)，計(jì)數(shù)定時(shí)器重新置數(shù)），此時(shí)給信號燈轉(zhuǎn)換控制器一個(gè)脈沖，使信號燈發(fā)生轉(zhuǎn)換，一個(gè)方向的綠燈亮，另一個(gè)方向的紅燈亮。3）倒計(jì)時(shí)定時(shí)器與信號燈轉(zhuǎn)換控制器的連接

倒計(jì)時(shí)接法為：把個(gè)位、十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、QC、QD分別用一個(gè)四輸入或非門連起來，再把這兩個(gè)四輸入或非門的輸出用一個(gè)與門連起來。T5表示倒計(jì)時(shí)減到數(shù)“05”時(shí)，給信號燈轉(zhuǎn)換器一個(gè)脈沖，使信號燈發(fā)生轉(zhuǎn)換，綠燈的變?yōu)辄S燈，紅燈的不變。接法為：把個(gè)位、十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、Q接法為：當(dāng)減到數(shù)為“05”（00000101）時(shí)，把十位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB、QC、QD用一個(gè)四輸入或非門連

起來，個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端QB、QD用一個(gè)兩輸入或非門連起來，再把這兩個(gè)或非門與個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QC用一個(gè)四輸入與門連接起來。最后將T5和T0兩個(gè)定時(shí)信號用或門連接接入信號燈轉(zhuǎn)換控制器的時(shí)鐘端。接法為：當(dāng)減到數(shù)為“05”（00000101）時(shí)，4）黃燈閃爍控制

依據(jù)設(shè)計(jì)要求黃燈每秒閃一次，即黃燈亮0.5s，滅

0.5s，故用一個(gè)頻率為1Hz的脈沖與控制黃燈的輸出信號用一個(gè)與門連接至黃燈。具體電路如圖9.3.5所示。

4）黃燈閃爍控制

依據(jù)設(shè)計(jì)要求黃燈每秒閃一次，圖9.3.5交通燈信號控制器電路圖圖9.3.5交通燈信號控制器電路圖5）秒脈沖信號產(chǎn)生電路

秒脈沖信號產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號，主要由振蕩器和分頻器組成。振蕩器是計(jì)時(shí)器的核心，可用高精準(zhǔn)度的石英晶體振蕩電路或由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器構(gòu)成，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精準(zhǔn)度決定了計(jì)時(shí)器的準(zhǔn)確度。一般來說，振蕩器的頻率越高，分頻的次數(shù)越多，計(jì)時(shí)的精度越高，但耗電量越大，故在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的電路。本設(shè)計(jì)時(shí)間精度要求不高，故可采用由555構(gòu)成的多諧振蕩器作為秒脈沖信號產(chǎn)生

電路。5）秒脈沖信號產(chǎn)生電路

秒