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数字受控电路的硬件设计

受控电路的硬件设计 

由于受控电路的组成已经明确，现在的问题是如
何选择具体的器件来实现。在此作简明介绍。
⑴ 秒脉冲信号发生器
秒脉冲是交通管理器的时间基准，秒脉冲发生器可以参照数字闹钟课题内的标准时间源。由于本课题对秒信号稳定度、精度的要求并不高，因此建议用一般的环形震荡器组成，电路如图8-5所示。其中逻辑门选用74LS00四与非门。由于该电路输出信号的周期约为
T=2.2RC
在保证(R+Re)<700Ω（TTL门电路关门电阻）的前提下，选择恰当的R和C值组成。

⑵ 60秒和10秒定时电路
定时电路有多种形式，设计者可以任选。这里介绍一种用MSI 74LS161同步计数器构成定时电路的方法。
由于电路配置秒脉冲信号发生器，如果把秒信号作为计数器的CP输入，那么计数器连接成60进制时就可作为60秒定时电路。由此推广，模N计数器就是N秒定时电路，这对于灵活调整道路通行时间是相当方便的。
以下讨论用74LS161构成N进制计数器的方法。
74LS161具有同步预置控制端LD，因此可以采用反馈预置法实现N进制计数器。实现的方法为：首先使LD=0，数据输入端A=B=C=D=0，CP来到将计数器置0（即QDQCQBQA=0000），并以此作为初态；然后使LD=1，器件在CP作用下开始计数，当计数到（N-1）时，经与非门反馈给预置控制端LD，又使LD=0，再次预置数据0，从而完成一个0到（N-1）的循环，实现了N进制计数器的功能。图8-6（a）示出了根据上述原理构成的模14计数器的外部连接图。




一片74LS161的最大计数模数为16，大于模16时必须用若干片连接。但是在连接成同步计数链时，应注意用计数器控制端P、T传递溢出进位信号，使各片计数器快速、正确地工作。图8-6 (b) 示出了用两片74LS161组成M=60计数器的连接图，因为N=（60）10=（111100）2，故反馈预置端 ，其中QA1、QB1和QD1是低位片的三个触发器的输出，QA2和QB2是高位片的两个低位的输出。低位片的T?P固定接1，满足计数条件。而高位片要计数，只有等待低位片输出为全1时，因此用低位片的溢出进位输出QC控制高位片的T?P端，当QC=1时，高位片在输入下一个计数脉冲时接受进位，加1计数，否则为保持状态。
再则，74LS161也有异步清零功能，故可使用清零控制端Cr，采用反馈复位法使它成为任意进制计数器。图8-7(a) 是用用反馈复位法构成的模10计数器，因为（10）10=（1010）2，由于Cr是异步清零端，一旦QB=1与QD=1时，立即使计数器复0（0000），故（1010）2这个状态不能持续，计数器状态由0000、0001???1001、0000，实现十进制计数。图 8-7 （b）是反馈复位法连接成的60进制计数器，工作原理请读者自行分析。　


本课题允许任选反馈预置法或反馈复位法构成60秒和10秒定时电路。这里选择反馈预置法组成，如图8-8所示。

我们要注意几点：①选通信号C1、C2和C3来自控制器，它们反映在何时打开哪一个定时电路的CP控制门。②如果确定两通道通行时间均为60秒，则可用同一定时电路实现。但考虑到两道通行时间的灵活调整，即每道通行时间可在30秒~2分钟之内变动，甚至甲道和乙道通行时间不相同等等， 故可分别用n1和n2秒定时电路来产生P和W应答信号，以供控制器判别、决策，如图8-9所示。③黄灯亮的定时电路是公用的，设定时时间为n3秒，其输出信号L同样送至控制器。
⑶、交通管理灯选用红、黄、绿不同颜色的发光二极管组成，它们分别受控制器输出信号R、Y、G、r、y、g所驱动。
至此，我们可画出交通管理器受控部分硬件实施简图如图8-9所示