《数字逻辑电路》课程设计主要涉及的是电子工程领域中的数字系统设计,特别是交通灯控制器的实现。这个设计任务要求学生运用数字逻辑电路知识来创建一个能够控制十字路口交通灯的装置,包括红、黄、绿灯的显示和倒计时功能。下面将详细解释其中的关键知识点:
1. **设计任务**:设计一个十字路口交通灯控制器,显示东西、南北两个方向的红、黄、绿灯状态,并具有倒计时功能。主干道绿灯放行60秒,支干道45秒,黄灯转换期间亮5秒,黄灯每秒闪烁一次。
2. **总体控制方案**:定义了四个状态(S0-S3),每个状态对应特定的灯亮情况。状态转换的条件是倒计时计数值为01,此时产生同步置数信号,更新计数器的初值。
3. **控制电路设计**:使用4位二进制计数器74161来实现状态循环,当计数值为01时,T1信号被激活,作为计数使能。
4. **倒计时电路设计**:
- **同步置数功能的十进制减法计数器**:在LDN=1时,通过驱动方程计算出下一状态,当计数器达到01时,产生置数信号。
- **主干道与支干道倒计时电路**:当计数器为01时,预置下一状态的计数初值,实现状态间的平滑过渡。
5. **动态显示工作原理**:为了节省资源,采用动态扫描显示技术。数码管按一定顺序点亮,利用人眼的视觉暂留效应,让观察者感觉所有数码管同时显示。共阴极数码管的连接方式是将各数码管的公共端连接到译码器输出,段码输入端则将相同段连在一起。
6. **译码电路设计**:在EDA实验中,通常会使用七段译码器将二进制或BCD码转换为对应的七段显示信号。这里可能涉及到Verilog或VHDL编程,用于实现译码逻辑。
在这个设计中,学生需要掌握数字逻辑门电路、计数器、译码器、以及数字电路的仿真和调试技巧。通过这样的实践,可以加深对数字逻辑电路的理解,提高问题解决和硬件设计能力。