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实验一：Multisim交通灯仿真

数字电路与逻辑设计课程实验 * * 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。 一、实验教学目的 * * (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。 二、实验基本要求 (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。 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) * * 实验一：基于Multisim10的交通灯控制电路设计、仿真 赖祖亮@小木虫 1 熟悉EDA仿真软件Multisim 10的基本 操作方法 2 1. 实验目的 3 4 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、仿真和调试数字逻辑电路 * * 菜单栏 工具栏 仿真开关 元器件栏 仪器仪表栏 状态栏 电路工作区 设计工具箱 2.Multisim10软件主界面简介 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 电路工作区 状态栏 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。 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。 交通灯态序表 * * 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。 * * 模12扭环形计数器状态表 东西方向：绿：EWG= 黄：EWY= 红：EWR= 南北方向：绿：NSG= 黄：NSY= 红：NSR= 逻辑表达式(由学生自己填写) * * 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。 两片74LS160接成二十四进制计数器电路图 * 仿真参考电路如下图所示：(注意：计数显示不是倒计时方式) * * 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。 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