### 交通灯控制系统设计知识点详解
#### 一、设计任务与要求
- **设计目标**：本课程设计的核心目标是让学生能够独立完成一个基于数字电子技术的简单十字路口交通信号灯控制电路的设计与制作，以此加深学生对于数字电子技术电路理论的理解与应用能力。
- **设计指标**：
- 主干道的通行优先权高于支干道，在无特殊情况下，主干道应保证畅通无阻。
- 支干道仅在有车辆等待的情况下才开放通行权限。
- 当主干道和支干道均有车辆时，需交替放行，并确保主干道每次至少通行30秒，而支干道最多通行20秒。
- 每次绿灯转为红灯前，黄灯需提前亮起5秒作为过渡期。
#### 二、方案设计与论证
- **设计方案概述**：为了满足上述设计要求，设计者采用了基于JK触发器的状态机控制策略，结合了计数器与显示器的技术，实现了交通灯状态的自动转换与时间管理。
- **状态机设计**：
- 状态编码：定义了四个状态，分别为`S0=00`、`S1=01`、`S2=11`、`S3=10`。
- 状态转换：通过JK触发器实现状态间的自动转换，从而控制交通灯的不同工作模式。
- 输出逻辑：根据当前状态的不同，控制对应的交通灯（绿灯、黄灯、红灯）的亮灭状态。
- **计数器设计**：
- 选用了两片74190芯片进行级联，共同构成一个可以从任意设定的时间（00-99秒）倒计时至00秒的计数器。
- 74190芯片具备异步并行置数、保持功能，以及十进制同步可逆计数的功能。
- 通过巧妙地连接各个输出端口，实现了计数器的借位操作，从而使得整个计数过程准确无误。
- **显示设计**：
- 采用七段数码管显示计数器输出的时间值，直观展示剩余的通行时间。
- 预置数功能：通过外部开关设置初始计数值，用于调整不同时间段的通行时间。
- **控制信号设计**：
- `T0`信号：表示计数器到达00秒，此时交通灯状态发生转换。
- `T5`信号：当计数器倒计时至05秒时，触发黄灯亮起作为过渡。
- 通过集成的八输入一输出或门和或非门连接各个输出端，以实现上述信号的精确控制。
#### 三、实现细节与调试
- **硬件平台**：主要电路设计是在万能板上完成的，便于进行实际的制作与调试。
- **调试过程**：设计完成后需要进行详细的调试，验证电路的稳定性与准确性，确保每个状态下交通灯的工作情况符合预期。
- **文档撰写**：完成设计后，还需撰写详细的总结报告，包括设计方案、实现步骤、调试结果等内容，以便于后续的学习与参考。
#### 四、结论
通过本课程设计的学习与实践，不仅提升了学生在数字电子技术方面的理论知识水平，更重要的是增强了他们解决实际问题的能力。这种将理论知识与实践相结合的教学方式，有助于培养学生的创新思维与动手能力，为未来从事相关领域的工作打下坚实的基础。
