位时给低位补零。
考虑无关项的情况下,利用卡诺图化简可得如下结果:
SR=QAQB=QA?QB
D=QBQ+QC
2、减数器电路及原理
另外用到的芯片是74LS194,此芯片具有计数功能,而在交通灯中是利用它的减数功能,单片的194是十进制,若要达到十进制以上的要求,则需将两块芯片组合在一起运用。将两片组合在一起能实现一百进制的计数。
74190为可预置的十进制同步加/减计数器,当置入控制端LD为低电平,不管信号CP的状态如何,输出端QA~QD即可预置成与输入端A~D相一致的状态。 引出端符号:
QA~QD 并行数据输出端 CTEN 使能端
A~D 数据输入端 LD 置数端
CLK 信号输入端 RCO 进位信号输出端
图二、减数器
电路中的左边这片是高位,右边是低位,将低位的RCO输出的信号送到高位的CLK端,用来给高位信号,来完成高位的自动减数,同时将高位的数据输出端QD用个逻辑非门送回到高、低位的LD置数端以达到自动减数的作用。
此电路可做到控制输入不同进制,完成的是对十位的不同控制,从而达到所需的不同计时要求,达到的是整十进制的转换,通过开关来完成不同进制的转换,可在十到七十的不同控制。例如,在D关闭下完成的十进制,在S关闭下完成的是二十进制,S和D同时关闭时完成的是三十进制,在A关闭下是完成四十进制,等进制的控制,达到A、S和D同时关闭的状态下达到最高七十进制的转换。
3、 红绿灯的控制结构电路及原理
交通灯控制电路主要由以下几部分构成,绿灯、红灯和黄灯计时及预初值电路、红绿灯交替往复电路等构成。最终组合的电路要求控制的是十字路口上的红绿灯,两片74190组合的减数器对一个路口的交通灯中的绿灯进行计数,另一组减数器对红灯进行计数,单独一片74190对黄灯计数,另外路口的交通灯接在这路口上,将红灯接绿灯,绿灯接红灯,黄灯接黄灯。
当出现紧急情况一类问题是,我们需要能手动来控制交通灯的亮/熄,未达到此要求在电路中设计有一手动开关K,需要将交通灯设置在什么颜色上的位置,只需手动控制开关就能完成。此手动开关由字母K控制,当K开启之后,减数器从往复循环的灯状态得到的信号被截断,交通灯就处于此位置一直不变,到K闭合之后往复循环中的灯的状态信号才能给到减数器中,从而减数器又开始工作。
在电路中还使用了电平开关,起到的作用是将信号灯亮/熄状态的返回到减数器的,以控制190的工作,当灯亮时电平开关两端有电压,开关闭合,线路处于导通,减数器接收到信号,开始工作,当灯熄灭时,电平开关两端没电压,开关开启,线路截止,减数器没有信号输入,停止工作,减数器处于开始预置数上,到下一个灯亮起之后减数器做相同的状态变换。
状态控制器是系统的核心部分,在红绿灯的控制结构电路图中,从74194的红灯接到电平开关在接回74190的LOAD`端,即将红灯的信号传给190以控制其工作,将信号送回到190驱动它工作;将高位和低位的RCO出来的信号送到194的CLK端来推动194及D触发器的工作,如此循环下去,通过开关来控制进制的转换;对于这路口的红灯用同样的方法接在另外一组减数器上。对黄灯只需一片190就能完成它的进制要求,接法和两片类似。状态控制器决定交通灯处于哪一个运行状态。从而使相应的交通灯点亮,并决定下一个状态的预置电路该预置的绿灯和黄灯的预置值。状态控制电路是由寄存器74LS194来实现的。首先进行置数。将1(高电平)送给高位的Q,使绿灯1(亮)、黄灯0(熄)、绿灯0(熄),在当前状态计时结束后,计数器置入下一个状态计数值并开始计数,如此循环往复。红灯1、黄灯0、绿灯0,红灯0、黄灯1、绿灯0,红灯0、黄灯0、绿灯1,两路口连接在一起的红灯和绿灯显示时间同步,其他单元在状态控制电路的状态控制下有序的完成计时和计数转换。
假定当前状态如红灯亮时,结果分析如下:将红灯的输入端接到计数器,对红灯的亮灯
时间进行计数,然后显示输出。红灯熄灭时,数码管LED灭;红灯亮时,计时器开始倒计时,计时器可以通过开关进行不同进制的转换,此时,另一路口的绿灯和现在的这红灯同步。当计时递减到0时,状态控制器进入下一个状态,控制黄灯亮起;黄灯熄灭之后到绿灯亮起,和刚才的红灯一样的效果,但是进制可以调整成不一样;当红灯亮时,计数器、显示器执行上述的功能,如此周而复始,完成交通灯的显示过程。