数电实验四.ppt

简易交通灯控制电路的设计,一、设计题目 题目一：在某交叉路口的南北方向设置有红灯（A1）、黄灯（B1）、绿灯C1），东西方向也设置有红灯（A2）、黄灯（B 2）、绿灯（C2）。红灯亮是停车信号，绿灯亮是通车信号，黄灯亮是右转弯信号。根据交通规则，上述信号灯应按下图流程循环。试用三个 JK 触发器构成一个同步二进制计数器，并将其输出信号 Q3、Q2、Q1 译码后启动红、黄、绿信号灯，使其按图5.2.1 流程循环。（译码电路全部用与非门实现） 。,数电实验,简易交通灯控制电路的设计,题目二：在某交叉路口的南北方向设置有红灯（A1）、黄灯（B1）、绿灯（C1），东西方向也设置有红灯（A2）、黄灯（B2）、绿灯（C 2）。红灯亮是停车信号，持续时间3秒，绿灯亮是通车信号，持续时间2秒，黄灯亮是停车与通行的过度信号，持续时间1秒。根据交通规则，上述信号灯应按图4-3-23流程循环。,数电实验,简易交通灯控制电路的设计,题目三：在设计题目二的基础上，实现两路口灯电亮时间倒计时显示，每个方向各用一个数码管显示，如南北向的数码管在红灯亮时显示4、3、2、1，接着在绿灯亮时显示3、2、1，最后在黄灯亮时显示1，同时，东西方向的数码管在绿灯亮时显示3、2、1，接着在红灯亮时显示4、3、2、1，最后在黄灯亮时显示1 。,数电实验,简易交通灯控制电路的设计,设计思路：根据模块化设计自上而下的设计方法，先确定交通灯的整体架构：,数电实验,简易交通灯控制电路的设计,对各个功能模块细化，确定具体电路： 1、脉冲源由实验箱提供，不需自行设计 2、6进制计数器采用同步加法计数器的设计方案，理解理论课程中用JK触发器实现同步计数器的设计方法，完成计数器电路的理论推导 3、根据不同题目的输出变量A1、A2、B1、B2、C1、C2与计数器输出变量Q3、Q2、Q1的关系，列出真值表，推导出逻辑函数表达式并化简，根据化简结果画出实验电路原理图。 4、题目三中的数码显示电路设计方法同上，电路形式不限。,数电实验,简易交通灯控制电路的设计,二、原理推导 1 、列真值表,数电实验,2、列计数器状态转换图 3、根据计数器状态转换图列出计数器次态卡诺图 4、求得计数器状态方程 5、将状态方程与JK触发器的特征方程联立方程组，求出驱动方程 6、根据驱动方程，画出计数器原理图,简易交通灯控制电路的设计,数电实验,7、列出控制电路逻辑表达式并化简 8、根据逻辑表达式化简结果画出控制电路原理图 9、用QuartusII对设计电路进行波形仿真，验证电路逻辑功能符 合设计要求,三、实验要求 1、硬件测试： （1）用QuartusII+CPLD实验板构建实验电路，使CLK=1Hz，用逻辑指 指示灯观察并记录Q1、Q2、Q3、A1、B1、C1（选做题目二、三的同 学还需测出A2、B2、C2 ）的工作状态，验证其否与真值表唯一对应。 （选做题目三的同学验证数码管显示的数值是否符合题目要求） （2）使CLK=1KHZ，用示波器观察并描绘CLK、 Q1、Q2、Q3、 A1、 B1、C1的波形（注意同步信号的选择）（选做题目二、三的同学还 需测出A2、B2、C2 的波形）。 （3）启动虚拟仪器，使用其逻辑分析仪功能，同时观察所有被测信号波 形，与使用示波器描绘的波形进行比较。,简易交通灯控制电路的设计,数电实验,实验五预习要求,1、按课本基础实验4.4.1的要求做好预习。理解 工作原理，做好理论计算。 2、用Multisim对实验4.4.1中555构成的多谐振 荡器电路、555构成的单稳态电路进行仿真。,数电实验,