使用数据选择器设计交通信号灯故障报警器电路的方法

时间：2023-06-15 理论教育版权反馈

【摘要】：图3-7 3个开关控制灯亮和灯灭的逻辑电路2.交通信号灯故障报警器的设计设计内容与要求①用集成电路设计一个交通信号灯发生故障时，能及时自动发出报警信号的电路。用4选1数据选择器74LS153和与非门74LS00实现给定问题的逻辑关系，用红色、黄色、绿色3个LED表示交通信号灯的工作状态，用蓝色LED显示故障报警信号，用3个开关产生高低电平来模拟交通信号的工作状态。图3-8 交通信号灯故障报警器逻辑电路图

1.基于数据选择器的组合逻辑函数设计

由数据选择器的逻辑函数输出表达式 pagenumber_ebook=103,pagenumber_book=93 可知，它基本上与组合逻辑函数的最小项与或表达式一致，只是多了一个因子Di，如果令Di为1、0或给定函数的输入变量，则MUX的逻辑函数表达式就可变成给定函数的表达式。因此对于一个组合逻辑函数，可以根据它的最小项与或表达式用MUX来实现，具体实现步骤如下。

(1)将给定函数变形成最小项与或表达式。此方法已经在项目1中做了介绍，此处不再重复。

(2)确定MUX的地址变量和数据输入变量。当给定函数的自变量个数等于MOX的地址变量个数时，以最小项的因子作为MUX的数据输入端，而给定函数的自变量作为MUX的地址输入端，并由此确定MUX的规模;当给定函数的自变量个数大于MUX的地址输入端个数时，首先确定哪些自变量作为MUX的地址输入端变量;然后将多于的自变量作为MUX的数据输入端，并由此确定MUX的规模。

(3)确定MUX引脚连接关系。将给定函数的最小项与或表达式变形成MUX的逻辑函数表达式的形式，找出MUX地址变量、数据输入变量和给定函数自变量之间的关系。对于给定函数的自变量个数与MOX的地址变量个数相等的情况，比较MUX的逻辑表达式与给定函数的表达式，将MUX表达式中与给定函数的与或函数式中相对应的最小项mi的因子Di赋值为1，其余因子赋值为0;对于给定函数的自变量个数多于MUX的地址输入端个数的情况，比较MUX的逻辑表达式与给定函数的表达式，确定出MUX地址变量和数据输入变量之间的关系。

(4)根据等效变形后得到的MUX表达式，画出逻辑电路图

【例3-2】设计一个用3个开关控制灯的逻辑电路，要求任一个开关都能控制灯亮和灭。

解：

(1)写出给定事件的最小项与或表达式

3个开关分别用A、B、C表示，用“1”表示开关闭合，用“0”表示开关断开;灯用Y表示，用“1”表示灯亮，用“0”表示灯熄灭。列出灯的亮灭与开关通断关系真值表如表3-3所示。

表3-3 灯的亮灭与开关通断关系真值表

pagenumber_ebook=104,pagenumber_book=94

根据表3-3可知，灯的亮灭与控制开关的逻辑关系式为

pagenumber_ebook=104,pagenumber_book=94

(2)确定MUX的地址变量和数据输入变量

Y为3个自变量函数，若选择自变量个数与MUX地址输入端个数相等，则可选定8选1的MUX，如74LS151。此时，令A2=A、A1=B、A0=C，根据给定函数的最小项与或式确定数据输入变量D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0的值。若选择自变量的个数多于MUX地址输入端的个数，则可选定4选1的MUX，如74LS153。此时，令A1=A、A0=B，另一变量C作为MUX的数据输入变量，根据给定函数的最小项与或式确定数据输入变量D3、D2、D1、D0的值。