实验一：Multisim交通灯仿真

显示 译码 时间 计数
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南北向 交通灯
东西向 交通灯
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； （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。
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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）
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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。
交通灯态序表
态序 1 2 3 4
8
东西方向 绿灯亮，允许通行 黄灯亮，停车 红灯亮，禁止通行 红灯亮，禁止通行
南北方向 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
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时间（S) 20 4 20 4
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。
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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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。
5（绿灯亮）
6 （红灯亮）
1（黄灯亮）
6（红灯亮）
5 （绿灯亮） 1 （黄灯亮）
逻辑表达式（由学生自己填写） 东西方向：绿：EWG= 黄：EWY= 南北方向：绿：NSG= 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。
实验一：基于Multisim10的交通灯控制 电路设计、仿真
1. 实验目的
1
2 3
熟悉EDA仿真软件Multisim 10的基本 操作方法 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 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 学会使用Multisim 10设计、仿真和调试数字逻 赖祖亮@小木虫 辑电路
1 ( Q4 ) ( Q5 ) Q0' Q1' 0 1 × DSR 74LS194( 2 )
Q0
Q1
Q2
Q3 M1 M0 DSL
Q2'
Q 3' M1 M0 DSL 0 1 ×
DSR
74LS194( 1 )
CR D0 D1 D2 D3 × × × ×
CR D0 D1 D2 D3 × × × ×
CP T=4s
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2.Multisim10软件主界面简介
菜单栏
仿真开关
工具栏
元器件栏
仪器仪表栏
状态栏 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。
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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。 （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。
（注意：每个实验项目的具体内容由各次实验课件确定）
0 0 1 0
Q0
Q1
Q2
Q3
Q 0'
0
Q1'
1
Q 2'
0
Q 3' &
0
1
CT T
CO
74LS160 (1)
CTP
CTP
CT T
74LS160 (2)
CO
CR LD D 0 D 1 D 2 D 3 × × × ×
Baidu Nhomakorabea
CR LD D 0 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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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。
7.思考题
（1）交通灯控制电路中，基本时钟采用秒脉冲，如何实 现黄灯亮灭的控制？ （2）怎样实现交通灯控制电路中的倒计时显示，用什么 器件和方法可以实现24(23-00)进制的减法计数。
CR
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模12扭环形计数器状态表
CP的顺序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q5 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 东西方向 南北方向