数字电路实验二

5. 实验内容
设计实现一个模12的扭环计数器。 12Fra Baidu bibliotek扭环计数器 1. 设计实现一个模12的扭环计数器。
（1）用74LS164在实验箱上连接出电路； 74LS164在实验箱上连接出电路； 在实验箱上连接出电路 列表记录电路的输出结果（ LED显示 显示）。 （2）列表记录电路的输出结果（用LED显示）。
实验三 时序逻辑电路设计与实现
1. 实验目的
（1）进一步熟悉数字电路实验箱的功能和使用方法。 进一步熟悉数字电路实验箱的功能和使用方法。 （2）验证时序逻辑电路：8位移位寄存器74LS164的基本功能。 验证时序逻辑电路： 位移位寄存器74LS164的基本功能。 74LS164的基本功能 掌握常规时序逻辑电路的设计方法。 （3）掌握常规时序逻辑电路的设计方法。 利用74LS00 74LS08、 74LS164完成设计任务 74LS00、 完成设计任务。 利用74LS00、74LS08、 74LS164完成设计任务。
V CC R 红
1
EWR EWY
V CC R 黄
1
R 绿
1
R 红
1
NSR NSY
R 黄
1
NSG
R 绿
1
EWG
Q0 Q 1Q 2 Q 3 Q4 Q 5Q 6 Q 7
Q0
Q0
Q1
Q1
FF 0
FF 1
74LS164
VCC A B CP MR
1D
C1
1D
C1
CP=1HZ,5V
图5 实现电路图 待完整） （待完整）
U3A 74LS04N
U3B 74LS04N
9 8
~CLR CLK
74LS164D
交通灯控制电路时序仿真波形
东西方向
南北方向
交通灯控制 参考电路
X1 2.5 V X2 2.5 V X3 2.5 V X4 2.5 V X5 2.5 V X6 2.5 V
U2A 74LS08N VCC 5V
U2B 74LS08N
U2C 74LS08N
U2D 74LS08N
V1 50 Hz 5V
1 2 A B
U1
QA QB QC QD QE QF QG QH 3 4 5 6 10 11 12 13
2. 实验仪器及器件
各一片。 （1）实验器件:74LS00、74LS08、 74LS164各一片。 实验器件:74LS00、74LS08、 74LS164各一片 :74LS00 （2）实验设备：数字电子技术实验箱1台。 实验设备：数字电子技术实验箱1
（1) 四二输入与门 74LS08 逻辑功能简介
根据控制信号灯表达式画出实现电路图，即完善电路图5 （2） 根据控制信号灯表达式画出实现电路图，即完善电路图5； （3）用74LS164、74LS08和74LS00在实验箱上连接出电路； 74LS164、74LS08和74LS00在实验箱上连接出电路； 在实验箱上连接出电路 列表记录电路的输入与输出结果。 （4） 列表记录电路的输入与输出结果。
设计要求如下： 设计要求如下：
（1）用红、黄、绿三色发光二极管作信号灯，设计制作一个交通灯控制器。 ）用红、 绿三色发光二极管作信号灯，设计制作一个交通灯控制器。 （2）当东西方向道路允许通行亮绿灯时，南北向道路亮红, ）当东西方向道路允许通行亮绿灯时，南北向道路亮红 南北方向道路允许通行亮绿灯时，东西方向道路亮红； 南北方向道路允许通行亮绿灯时，东西方向道路亮红； （3）当两个方向均有车时，两者交替允许通行，东西方向道路每次放行 ）当两个方向均有车时，两者交替允许通行，东西方向道路每次放行 N1(s), 南北向道路每次放行 南北向道路每次放行N2(s)； ； 每次放行 （4）在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中将要亮N3(s)的黄灯作为过 ）在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中将要亮 的黄灯作为过 渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁行线以外。要求：N1=N2=20s, 以使行驶中的车辆有时间停到禁行线以外。要求： N3=4s。即：红、黄、绿三色灯依次点亮24s、4s、20s 。 要求用扭环形 。 绿三色灯依次点亮 、 、 计数器作为定时控制器。 计数器作为定时控制器。
参考功能表
扭环行计数器状态表（十二进制） 表3 扭环行计数器状态表（十二进制）
周期为4秒 南北方向亮6个 周期时 东西方向绿灯亮5 周期时， （3） 调节 周期为 秒，南北方向亮 个CP周期时，东西方向绿灯亮 ） 调节CP周期为 周期时长， 周期时长。 个CP周期时长，接着黄灯亮 个CP周期时长。反之亦然。即实现了两个 周期时长 接着黄灯亮1个 周期时长 反之亦然。 方向红、 秒的要求。 方向红、黄、绿灯交替点亮 24、4、5秒的要求。 、 、 秒的要求
设计要点： 设计要点：
分析交通灯的点亮规则，可以归纳为表2中四种态序。 分析交通灯的点亮规则，可以归纳为表2中四种态序。
表2 交通灯态序表
为一个时间单位， （1）若选 为一个时间单位，则十字路口每个方向绿、黄、红灯 ）若选4s为一个时间单位 则十字路口每个方向绿、 所亮的时间比例为5： ： ，则计数器每4s输出一个脉冲 输出一个脉冲。 所亮的时间比例为 ：1：6，则计数器每 输出一个脉冲。 （2）计数器每次工作循环周期为 ，所以可以选用一个十二进制的计数器。 ）计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用一个十二进制的计数器。 组成，也可以用中规模集成计数器， 计数器可以用单触发器 组成，也可以用中规模集成计数器，这里选用 8位移位寄存器 位移位寄存器74LS164组成扭环形十二进制计数器，状态表如表 。 组成扭环形十二进制计数器， 位移位寄存器 组成扭环形十二进制计数器 状态表如表3。
（1) 8位移位寄存器 74LS164 逻辑功能简介
74164内部逻辑图 图2 74164内部逻辑图 74164功能表 表1 74164功能表
，
74164时序图 图4 74164时序图
4. 设计任务
由东西方向和南北方向道路的汇合点形成十字交叉路口， 由东西方向和南北方向道路的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆 安全通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、 绿三色交通信号灯， 安全通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、黄、绿三色交通信号灯， 红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行， 红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠 在禁止线之外。 在禁止线之外。
设计实现交通灯控制电路： 2 设计实现交通灯控制电路：
根据设计要求和要点提示，设计出东西方向和南北方向绿、 （1） 根据设计要求和要点提示，设计出东西方向和南北方向绿、 黄、红灯的逻辑表达式； 红灯的逻辑表达式； 东西方向： 东西方向：绿：EWG= 南北方向： 南北方向：绿：NSG= 黄：EWY= 黄：NSY= 红：EWR= 红：NSR=