在本篇《数字电路课程设计报告》中,学生们被要求设计一个红绿灯控制器,用于模拟十字路口的交通信号灯变换。设计的核心是利用数字电路技术实现特定的时间序列,确保交通流的有序进行。以下是该设计的主要知识点:
1. **设计任务**:
设计的红绿灯控制器需满足以下条件:
- 南北方向绿灯亮36秒,东西方向红灯亮49秒。
- 南北方向黄灯亮13秒,东西方向仍为红灯。
- 南北方向转为红灯,东西方向绿灯亮49秒。
- 南北方向红灯亮,东西方向黄灯亮13秒。
2. **设计框图及整机概述**:
控制器主要包括计数器、门控电路和数码管显示,用于显示当前状态的时间。整个系统通过计数器的递增来驱动红绿灯的转换。
3. **单元电路设计**:
- 使用了3块计数器芯片,具体为3个74LS190,分别作为10进制个位、5进制十位计数器。
- 74LS00用作非门,用于控制异步并行置入74LS190的LOAD端。
- 74LS21(或用3个与门代替)产生特定时间信号,如36秒和48秒,这些信号通过或门决定最后的74LS190输入,控制指示灯状态。
4. **状态分配与逻辑关系**:
- 利用四进制计数器,通过QA和QB的组合来表示红、黄、绿灯的状态。
- 南北方向的红灯状态由QB决定,东西方向的红灯状态由QB'(非QB)决定。
- 黄灯状态由QA和QB'的组合控制,东西方向的绿灯状态由QA'和QB'的组合控制。
5. **调试与结果分析**:
在调试过程中遇到的问题包括:
- 未连接保护电阻导致灯泡烧毁。
- 灯不亮或仅亮一个绿灯或红灯。
- 数码管显示乱码。
- 计数器个位和十位接反。
解决这些问题需要仔细检查电路,替换损坏的芯片,并与同学交流讨论。
6. **设计、安装及调试体会**:
课程设计不仅加深了学生对数字电路中各种芯片功能和工作原理的理解,也提升了他们的动手能力和故障排查技巧。此外,这个项目让作者认识到理论知识和实践操作的重要性,理论与实践相结合才能更好地解决问题。
这个课程设计涵盖了数字电路的基础知识,包括计数器的使用、逻辑门的操作以及实际电路的搭建和调试,对于提升学生的综合技能具有显著作用。