实验一Multisim交通灯仿真

1
DSR
DSL
×
CR D0 D1 D2 D3
CR CP T=4s
× ×× ×
9
( Q4) (Q5) Q0' Q1' Q2' Q3'
M1
0
74LS194(2) M0
1
DSR
DSL
×
CR D0 D1 D2 D3
× ×× ×
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模12扭环形计数器状态表
CP的顺序
Q5
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
5. 仪器及器件
（1）计算机一台； （2）Multisim 10仿真软件一套； （3）根据电路实现方案不同可分别调用
74LS74(112)、74LS194(164)、74LS190(191)；74LS160(161) 74LS08、74LS04及三色灯和带有译码的数码管等器件。
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Hale Waihona Puke Baidu
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显示 译码
显示 译码
南北向 东西向 交通灯 交通灯
时间 计数
时间 计数
灯亮控制驱动
脉冲产生
分频
扭环计数器
交通灯控制电路原理框图
交通灯控制电路设计要求: （1）交通灯控制电路在一个循环周期内要使红、黄、绿三色灯 依次点亮24s、4s、20s； （2）如调整时钟周期为4秒，则红、黄、绿三色灯点亮时间内所 包含的时钟周期个数依次为6、1、5，即一个循环周期内共12个 时钟周期；
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二、实验基本要求
（1）掌握数字逻辑实验板等常用仪器的基本原理、功 能及其使用方法。
（2）了解常用数字集成电路的主要参数及逻辑功能。 （3）具有使用仪器查找和排除电路故障的能力。 （4）通过实验，进一步掌握数字电路的综合分析与 设计方法。
（5）熟悉Multisim、QuartusII等EDA软件的电路设 计、仿真、下载方法及操作流程。
4
3
4
8
红灯亮，禁止通行 红灯亮，禁止通行
绿灯亮，允许通行 黄灯亮，停车
20
4
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部分电路简介:
（1）模12扭环形计数器 如图所示，两片74LS194扩展成了8位右移移位寄存器，根
据扭环计数器构成规则可知，电路接成了右移模12的计数器。
1
Q0 Q1 Q2 Q3
M1
0
74LS194(1) M0
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学会使用Multisim 10设计、仿真和调试数字逻 辑电赖路祖亮@小木虫
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2.Multisim10软件主界面简介
仿真开关 元器件栏
工具栏
状态栏
6
菜单栏
仪器仪表栏
电路工作区
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3.实验原理
交通灯控制电路是一种用在道路交叉路口控制红、黄、 绿三色交通信号灯按规定的时间顺序交替亮灭的应用电路。 按交通规则要求：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。
（3）时间计数的个位和十位分别用两个数码管显示，计数以秒 为单位，采用倒计时方式计数；
（4）电路设计采用常规74 序列中规模组合逻辑电路和时序逻辑 器件实现，要求用扭环形计数器作为定时控制器。
交通灯态序表
态序
东西方向
南北方向
时间（S)
1
绿灯亮，允许通行
红灯亮，禁止通行
20
2
黄灯亮，停车
红灯亮，禁止通行
0
0
000 0 00
1
0
100 0 00
2
1
110 0 00
3
1
111 0 00
4
1
111 1 00
5
1
111 1 10
6
1
111 1 11
7
1
011 1 11
8
0
001 1 11
9
0
000 1 11
10
0
000 0 11
11
0
000 0 01
东西方向 南北方向 5（绿灯亮） 6（红灯亮） 1（黄灯亮） 6（红灯亮） 5（绿灯亮）
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4. 实验内容与要求
（1）在 Multisim 10界面中设计出交通灯控制器各单元电路，其 中脉冲信号发生器（可用Multisim 10中的函数发生器替代）； （2）分别写出南北方向和东西方向红、黄、绿交通灯点亮的逻 辑函数表达式； （3）完成交通灯控制电路总体设计，并画出总体电路原理框图； （4）计数显示采用倒计时方式，分频电路不能与参考电路相同； （5）使用Multisim 10软件 ，仿真调试整机电路，并记录结果。
（6）熟悉CPLD、FPGA可编程逻辑器件的原理、功能 及应用。
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一、实验项目（16学时，四次）
1、基于Multisim的交通灯控制电路设计、仿真； 2、采用MSI的数字小系统电路设计、调测； 3、基于Quartus_II的数字电路设计、仿真； 4、基于FPGA的数字电路设计、仿真、下载。
0 100
Q0'
Q1'
Q
' 2
Q3'
&
1
CTT
CO
CTP 74LS160
(1)
CR LD D0 D 1 D 2 D3
CTT
CTP 74LS160
CO
(2)
CR LD D0 D 1 D 2 D3
CP T=1s
× ×××
×× × ×
两片74LS160接成二十四进制计数器电路图
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仿真参考电路如下图所示：（注意：计数显示不是倒计时方式）
（注意：每个实验项目的具体内容由各次实验课件确定）
实验一：基于Multisim10的交通灯控制 电路设计、仿真
1. 实验目的
1 熟悉EDA仿真软件Multisim 10的基本 操作方法
2
熟悉MSI组合逻辑电路和时序逻辑路的逻辑功能 及使用方法
3
掌握MSI组合逻辑器件和时序逻辑器件组成数字 小系统的设计和测试方法
1 （黄灯亮）
逻辑表达式（由学生自己填写）
东西方向：绿：EWG= 南北方向：绿：NSG=
黄：EWY= 黄：NSY=
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红：EWR= 红：NSR=
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24进制计数器 （注意：该参考电路不是倒计时方式）
下图是用两片74LS160接成二十四进制计数器。计数器从0 态开始计数。
0 010
Q 0 Q1 Q 2 Q3
6. 实验报告
（1） 写出交通灯控制电路各单元电路工作原理； （2） 给出整机原理框图和整机电路分析及调试结果； （3） 画出相应单元的工作波形； （4） 结论和体会。
数字电路与逻辑设计 课程实验
一、实验教学目的
目的：使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解， 增强学生理论联系实际的能力，提高学生的工程素质，通 过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的 学习和今后工作打下良好的基础。
本实验课是《数字电路与逻辑设计》专业基础课程的 课内实践教学课，重在培养学生数字电路的实践技能。要 求学生在教师指导下完成基本实验、综合实验，学会中小 型数字系统的工程设计方法，一人一组独立完成实验项目。