数字电路课程设计
--交通灯控制器的设计
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完成日期：2011年6月7日
数字电路课程设计
--交通灯控制器的设计
一、课程设计目的
1．熟悉集成电路的引脚安排
2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
3.了解数字交通灯控制电路的组成及工作原理 4.学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。
二、设计要求及原理：
要求：设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1 s。依次循环。当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯(8s)，当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯(4 s)。用MG，MY，MR，CG，CY，CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。
原理：根据设计要求可知，各灯状态转换的周期为12s，因此可设计一个12进制的加计数器，来控制秒数，当计数值达到1011时，通过反馈置数法，将计数器清零，从而达到循环效果。列出每秒各灯亮的情况的真值表，通过真值表得到相应的逻辑图，便可实现对交通灯的控制。
三、设计步骤：
1、根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如下：
交通灯控制器真值表：
QD QC QB QA MG MY MR CG 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1
CY
0 0 0 0 0 0 0 0 0 CR 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 X X X X 0 0 0 X X X X 1 1 1 X X X X 1 1 0 X X X X 0 0 1 X X X X 0 0 0 X X X X
2、从元器件库中拖出逻辑转换仪，根据交通灯控制器的真值表，获得MG的最简逻辑表达式。同理，求出MY，MR，CG，CY，CR的最简逻辑表达式如下：
MYB*C MRD
CGDBDA CYABD CRD MGDCDB
3、利用逻辑转换仪将MG,MY,MR,CG,CY,CR由最简式转换成下图所示逻辑图：
4、将MG,MY,MR,CG,CY,CR逻辑图进行元件封装，得到下图所示封装元件，并将各元件按下图方式连接。
(图一)
5、将连接好的电路再进行整体封装，得到下图2所示的元件:
(图二)
6、将74LS163和上面生成的元件进行下图所示连接，便得到了一个完整的交通灯控制电路。其中，~LOAD是置数端。CLK接一秒方波。逻辑分析仪时时分析交通灯输出状态。
四、仿真结果分析：
时钟频率设置为1Hz时，逻辑分析仪显示各点波形如下：
本次试验基本达到设计要求：与仿真校对时间相比，主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s，红灯4s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1 s，红灯8s，依次循环。但是，实验中还存在一点瑕疵，当主要街道MG灯亮时，次要街道亮灯由CR转换到CG时CY灯有短暂的闪亮，分析其原因，应该是仿真过程中，电路的某一部分有延时，引起了计数器计数的瞬间非法脉冲，或者计数器本身计数跳变时存在中间态，而导致的。
五、参考文献：
①《电子技术基础》（模拟部分） 康华光主编 华中理工大学电子学教研室
②《电子技术基础》（数字部分） 康华光主编 华中理工大学电子学教研室
③《电子技术试验与课程设计》 毕满清主编 机械工业出版社
六、设计心得：
这次的课程设计可谓是历经波折，面对着多选的题目，不知道该选哪个好，起初试图性的做了抢答器的设计，但由于对涉及到的大多芯片功能及引脚作用不甚了解，对数电的知识也忘了很多，只进行了一小步就没办法再继续下去了，只好转而进行交通灯控制器的设计。在设计交通灯控制器的过程中，也碰到了很多问题，不断的查错，不断的修改甚至重新画电路图，不断的查阅相关资料，来解心中的疑惑，最终，完成设计任务。
通过本次课程设计，使我明白了做事应该要有毅力，要敢于面对各种难题。加强了我动手、思考和解决问题的能力,虽说过程有点艰辛，但让我不仅温习了数电知识，对书本上的知识有了更深入的理解，也从相关资料中额外的学到了很多东西。因此，这次的课设，总得来说，算是蛮成功的。
