数电大作业(交通指示灯+电子琴+智能钟表)

1、（交通指示灯是可以实现的 电子琴那个是不知道是否正确 自己验证吧）(最后还有两个题 一个是交通指示灯的 有点复杂的 另一个是时钟的 个人感觉也是有点复杂)一、交通灯电路设计要求：1. 设计一个十字路口交通灯控制电路，要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉掉路上的车辆交替运行，每次通行的时间设置为24秒。2. 在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮4秒钟，才能变换运行车道。3. 可用LED模拟交通灯。4. 用倒计时显示每个状态的时间。思路分析：1. 电路有四个状态：东西绿南北红 东西黄南北红 东西红南北绿 东西红南北黄一共有四个状态循环，所以可以先用一个模4计数器来转换这四个状态。设计电路如图所示：这里

2、采用74LS163构成模4计数器，状态由 00 01 10 11 进行循环。L1（东西绿）：当00时亮，其他状态时不亮。L2（东西黄）：当01时亮，其他状态时不亮。L3（东西红）：当10、11时亮，00、01时不亮。L4（南北绿）：当10时亮，其他状态时不亮。L5（南北黄）：当11时亮，其他状态时不亮。L6（南北红）：当00、01时亮，10、11时不亮。电路可以这样实现：图中的74LS139是二线四线译码器：BAY0Y1Y2Y3000111011011101101111110所以，Y0Y4口接上非门后可以控制L1、L2、L4、L5。L3=B，L6=，所以将L3直接连在1B端，将1A端加非门与L

3、6相连。通过这样的连接便可以实现这四个状态的循环。接下来要完成电路的计数部分：由于要实现倒计时显示，所以可以采用两片74LS190，该芯片是十进制加减法计数器。通过网络找出一下功能表。由于要实现倒计时，所以U/D端输入高电平，此时计数器进行减计数。用两片74LS190，通过RC端进行异步级联，由于红灯28秒，黄灯4秒，绿灯24秒，所以各状态及持续时间如下：状态1：东西绿南北红（00）：24秒状态2：东西黄南北红（01）：4秒状态3：东西红南北绿（10）：24秒状态4：东西红南北黄（11）：4秒当状态转变时，给计数器置数即可。两片计数器一个作为十位，一个作为个位。“24”相当于给计数器置0010

4、 0100，“4”相当于给计数器置0000 0100高位计数器：BAQA1QB1QC1QD1000010010000100010110000低位计数器：BAQA2QB2QC2QD2000100010100100100110100由状态图可知：QA1=QB1=QD1=QA2=QC2=QD2=0QB2=1，QC1=电路连接如下图所示：当QAQD全为0的时候，Rc端输出0，两个计数器的Rc端连在一个或非门上，当为全0时，或非门输入1，将这个输出连接到74LS163的时钟端，即倒计时到0000 0000时，立即转化状态，并且通过一个非门使两片74LS190立即置数，转入下一个转态的倒计时。电路的显示部

5、分：分别接两个数码管显示器到74LS190上，便能通过数码管显示倒计时的数值。整体电路如图所示：二，电子琴分析：简易电子琴有1,2,3,4,5,6,7,八个音，按键不同时，产生不同频率的信号去驱动扬声器，从而实现电子琴的功能。有两个分系统组成，键盘编码器和时钟分频器，八个不同的音可以用分频器实现，按键用开关实现。在电路图中，用示波器代替扬声器以体现在不同按键下的频率的不同。键盘输入部分用开关实现，开关闭合模仿琴键按下：键盘编码部分实现对键盘的8-3编码，并在按键时选择输出相应频率的信号。开关加上非门接入3-8编码器的输入端，使开关闭合时其输入为0，利用3-8编码器使输入0的位置以二进制形式输出

6、，把3-8编码器的输出与8选1数据选择器的输入相连，将按键位置的二进制形式输入8选1数据选择器，从而决定输出信号，通过8选1数据选择器的输出端输出信号。电路图如下：分频器部分：法一：在输入脉冲信号的作用下完成八个状态的循环进行，相当于一个计数器，采用两片74ls161实现一计数器，从00000000到11111111其输出端，第一片上的Q0.Q1.Q2.Q3.及第二片上的Q4.Q5.Q6.Q7为八个音的输出，这种方法不能严格实现八个音的不同频率。电路图如下：法二：直接用八个钟控脉冲输入，将其频率改成严格的频率值以实现八个不同频率的输入。将八个信号输入接入8选1数据选择器的输入端。各系统连接起来

7、，注意各个器件的使能端，以保证电路正常运行，总电路图如下：运行效果:闭合K1得到闭合K2得到：闭合K3得到：闭合K4得到：闭合K5得到：闭合K6得到：闭合K7得到：闭合K8得到：选题一：交通灯一、 设计要求为了确保十字路口的车辆顺利畅通地行驶，往往都采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。其中红灯亮，表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示暂时的停车，等待信号；绿灯亮表示可以通行。 1.设计一个十字路口交通信号灯控制器，其要求如下：设南北方向的红、黄、绿灯分别为r，y，g；东西方向的红、黄、绿灯分别为R，Y，G，满足图1 的工作流程并且可以并行工作：g（R）r（G），黄灯用于提示绿灯变为红灯或者绿灯变为红

8、灯。2.满足两个方向的工作时序：其中令东西方向为主干道方向，绿灯亮30秒，红灯亮20秒，黄灯5秒；南北方向为支线，绿灯20秒，红灯30秒，黄灯5秒。3.十字路口要有数字显示装置（数码管），作为时间提示，以便人们更直观地把握时间。二、方案1、总体设计方案分析系统的逻辑功能需求后，交通灯控制系统将主要由以下几个部分构成：定时脉冲发生器、状态机、控制器、译码器、延时器、彩灯。定时脉冲发生器发出以1S为单位的定时脉冲，状态机控制交通灯红、绿、黄状态的变化，而控制器将控制数码管的倒计时，并将对状态机进行反馈。延时器、译码器与交通彩灯将由状态机的输出信号进行相应的信号灯变化。总体设计框图如下：定时脉冲发生

9、器控制器状态转移置数主干道交通灯延时、译码状态机支线交通灯2、定时脉冲发生器设计为实现倒计时功能，可由555芯片设计一个1S为周期，50%占空比的脉冲电路，以控制控制器的时钟。3、状态机设计将图一的四个状态分别以00、01、11、10表示，则可用双D触发器构成一个简单的状态机状态主干道支线Q1Q2rygRYG00202001551130301055列出状态机的真值表如下：No:Q1nQ2nQ1n+1Q2n+110001201113111041000经过化简得：Q2n+1=Q1n, Q1n+1=Q2n，由一片7474可以实现。4、控制器设计控制器主要实现倒计时功能，但普通计数器只有正向计数功能，

10、固在计数输出端加上非门就能实现倒数计数。输入信号输出信号输出信号反相计时值状态（编码）Q1Q2高位计数器D7-D4低位计数器D3-D0高位计数器低位计数器0020秒倒计时1110011000011001191110111100010000101111011000001001911111111000000000015秒倒计时1111101100000100411111100000000113111111110000000001130秒倒计时1101011000101001291101011100101000281110111100010000101111011000001001911111111

11、000000000105秒倒计时111110110000010041111110000000011311101111000100000经过分析上表，其中每个状态的初始值都可由状态机的输出状态进行置数。状态高位片置数低位片置数Q1Q2D7D6D5D4D3D2D1D00011100110011111101111110101101011111011再由上表化简，得D7=D6=D1=1、D0=D3=D2=Q1Q2、D4=Q1+Q2 、 D5=Q1与非Q2 。5、延时、译码、及信号灯设计信号灯同样可由状态机的输出信号控制，其中用“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，易得下表：状态主干道支线Q1Q2rygRYG

12、00100001010100101100110010010010由上表，r=G、y=Y、g=R，其中r、g可由139译码器控制，而y、Y，则可由译码器的两个输出脚经过或门得到。但是，为了实现在29、04、19秒变灯还必须在状态机与译码器之间加上一个延时器，当变灯信号到达后，延时一秒，再经由译码器控制信号灯变化，而这同样也可以由一个双D触发器实现。三、设计实现1、定时脉冲发生器硬件设计2、状态机设计状态机的触发时钟由两片控制器的进位RCO1与RCO2经过一个或门得到，即高低位片同时到达“0”时，触发状态机进入下一状态。 双D触发器实现状态机3、控制器设计由计算结果，可得控制器硬件电路，其中高低位片的置数都由状态机控制，当计数片倒数到达“0”后产生RCO，拉低LD电位，使置数。高低计数片的输出端连接48后控制数码管。另外，为了消除电路刚启动时的乱码，可在计数片的输出端上接一个四线与非门，当电路启动，并且低位片显示出“F”时，同样也实现置数功能。4、延时器及信号灯设计上图中延时器的CLK是状态机的CLK去非，即先将Q1、Q2储存在延时器中，当状态机发生状态转移的下一秒，再将Q1、Q2输出至译码器。 5、总电路图(仿真结果)选题二：智能数字钟一、设计要求1、显示时、分、秒。2、24小时制。3、具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的