實驗一：Multisim交通燈仿真教材

數(shù)字電路與邏輯設(shè)計

課程實驗22024/6/30

目的：使學生更好地鞏固和加深對理論知識的理解，增強學生理論聯(lián)系實際的能力，提高學生的工程素質(zhì)，通過實踐教學引導學生在理論指導下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學習和今后工作打下良好的基礎(chǔ)。

本實驗課是《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》專業(yè)基礎(chǔ)課程的課內(nèi)實踐教學課，重在培養(yǎng)學生數(shù)字電路的實踐技能。要求學生在教師指導下完成基本實驗、綜合實驗，學會中小型數(shù)字系統(tǒng)的工程設(shè)計方法，一人一組獨立完成實驗項目。一、實驗教學目的32024/6/30

（1）掌握數(shù)字邏輯實驗板等常用儀器的基本原理、功能及其使用方法。

（2）了解常用數(shù)字集成電路的主要參數(shù)及邏輯功能。

（3）具有使用儀器查找和排除電路故障的能力。

（4）通過實驗，進一步掌握數(shù)字電路的綜合分析與設(shè)計方法。

二、實驗基本要求

（5）熟悉Multisim、QuartusII等EDA軟件的電路設(shè)計、仿真、下載方法及操作流程。

（6）熟悉CPLD、FPGA可編程邏輯器件的原理、功能及應(yīng)用。一、實驗項目（16學時，四次）1、基于Multisim的交通燈控制電路設(shè)計、仿真；2、采用MSI的數(shù)字小系統(tǒng)電路設(shè)計、調(diào)測；3、基于Quartus_II的數(shù)字電路設(shè)計、仿真；4、基于FPGA的數(shù)字電路設(shè)計、仿真、下載。（注意：每個實驗項目的具體內(nèi)容由各次實驗課件確定）52024/6/30實驗一：基于Multisim10的交通燈控制電路設(shè)計、仿真賴祖亮@小木蟲1熟悉EDA仿真軟件Multisim10的基本

操作方法21.實驗?zāi)康?4熟悉MSI組合邏輯電路和時序邏輯路的邏輯功能及使用方法掌握MSI組合邏輯器件和時序邏輯器件組成數(shù)字小系統(tǒng)的設(shè)計和測試方法學會使用Multisim10設(shè)計、仿真和調(diào)試數(shù)字邏輯電路

2.Multisim10軟件主界面簡介62024/6/30菜單欄仿真開關(guān)工具欄元器件欄儀器儀表欄電路工作區(qū)狀態(tài)欄3.實驗原理

交通燈控制電路是一種用在道路交叉路口控制紅、黃、綠三色交通信號燈按規(guī)定的時間順序交替亮滅的應(yīng)用電路。按交通規(guī)則要求：紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則給行駛中的車輛有時間?？吭诮咕€之外。交通燈控制電路原理框圖82024/6/30

交通燈控制電路設(shè)計要求:（1）交通燈控制電路在一個循環(huán)周期內(nèi)要使紅、黃、綠三色燈依次點亮24s、4s、20s；

（2）如調(diào)整時鐘周期為4秒，則紅、黃、綠三色燈點亮時間內(nèi)所包含的時鐘周期個數(shù)依次為6、1、5，即一個循環(huán)周期內(nèi)共12個時鐘周期；（3）時間計數(shù)的個位和十位分別用兩個數(shù)碼管顯示，計數(shù)以秒為單位，采用倒計時方式計數(shù)；（4）電路設(shè)計采用常規(guī)74序列中規(guī)模組合邏輯電路和時序邏輯器件實現(xiàn)，要求用扭環(huán)形計數(shù)器作為定時控制器。

交通燈態(tài)序表92024/6/30

部分電路簡介:（1）模12扭環(huán)形計數(shù)器如圖所示，兩片74LS194擴展成了8位右移移位寄存器，根據(jù)扭環(huán)計數(shù)器構(gòu)成規(guī)則可知，電路接成了右移模12的計數(shù)器。102024/6/30模12扭環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)表東西方向：綠：EWG=黃：EWY=紅：EWR=

南北方向：綠：NSG=黃：NSY=紅：NSR=邏輯表達式（由學生自己填寫）112024/6/3024進制計數(shù)器（注意：該參考電路不是倒計時方式）

下圖是用兩片74LS160接成二十四進制計數(shù)器。計數(shù)器從0態(tài)開始計數(shù)。兩片74LS160接成二十四進制計數(shù)器電路圖12仿真參考電路如下圖所示：（注意：計數(shù)顯示不是倒計時方式）132024/6/304.實驗內(nèi)容與要求（1）在Multisim10界面中設(shè)計出交通燈控制器各單元電路，其中脈沖信號發(fā)生器（可用Multisim10中的函數(shù)發(fā)生器替代）；（2）分別寫出南北方向和東西方向紅、黃、綠交通燈點亮的邏輯函數(shù)表達式；

（3）完成交通燈控制電路總體設(shè)計，并畫出總體電路原理框圖；

（4）計數(shù)顯示采用倒計時方式，分頻電路不能與參考電路相同；

（5）使用Multisim10軟件，仿真調(diào)試整機電路，并記錄結(jié)果。

5.儀器及器件

（1）計算機一臺；

（2）Multisim10仿真軟件一套；

（3）根據(jù)電路實現(xiàn)方案不同可分別調(diào)用74LS74(112)、74LS194(164)、74LS190(191)；74LS160(161)74LS08、74LS04及三色燈和帶有譯碼的數(shù)碼管等器件。142024/6/30

6.實驗報告

（1）

寫出交通燈控制電路各單元電路工作原理；

（2）

給出整機原理框圖和整機電路分析及調(diào)試結(jié)果；

（3）

畫出相應(yīng)單元的工作波形；

（