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1、计算机科学学院课程设计报告课程 数字逻辑 题目 交通信号控制器 年级 2008级 专业 网络工程 学号 姓名 任课教师 2010 年9 月 6日课程设计题目交通信号控制器验收时间验收地点指导教师小组成员具体分工备注课题总体设计思想概述交通信号控制器可对一个十字路口两方向的车流情况进行控制，它的工作周期见表：工作周期东西方向南北方向红灯 黄灯 绿灯红灯 黄灯 绿灯123456亮 亮 亮亮亮亮亮亮亮亮 亮 亮可选用JK出发器和各种门电路实现。分课题名称设计目的通过“交通信号控制器”的设计题目使我加深对理论知识的理解，提高动手能力，独立分析、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力使我们更好地巩固和加
2、深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。设计原理在时钟信号的作用下，控制器的工作周期依次转换。因此，电路没有输入变量，只有6个输出变量。电路状态数量为6个，编号分别用S0S5表示，每个电路状态表示控制器的一个工作周期。由逻辑抽象画出电路状态转换图，状态分配画出逻辑函数卡诺图可知电路可以分为两部分，一个同步六进制加法计数器和一个译码电路组成。计数器产生二进制代码000101，经过译码器再将这些代码分别译成对应的高电平,低电平。因此可将电路分成两部分进行单独设计。Clk kakjfajfkmldkldfCLL Q2六进
3、制加法计数器 Q1Q0 ReA2 YeA1 Ge译码器RsA0YsGs 交通信号控制器逻辑图设计方案1 逻辑抽象，画出电路状态转换图（1）由表可知，在时钟信号的作用下，控制器的工作周期依次转换。因此，电路没有输入变量，只有6个输出变量。用Re表示东西方向红灯，Ye表示东西方向黄灯，Ge表示东西方向绿灯；Rs表示南北方向红灯，Ys表示南北方向黄灯，Gs表示南北方向绿灯。输出变量为1时，表示高电平（灯亮）；输出变量为0时，表示低电平（电平）。（2）电路状态数量为6个，编号分别用S0S5表示，每个电路状态表示控制器的一个工作周期。（3）依据题意，画出电路状态转换图如图所示。 /ReYeGeRsYsG
4、s 从图中可知，交通信号控制器的输出只取决于电路当前状态，因此，他是moor型时序电路。2 状态分配，画出逻辑函数卡诺图 （1）确定触发器数目。 电路状态数量为6，需要3个触发器。 （2）电路状态编码。 电路状态S0S5用三个触发器的状态组合Q2Q1Q0表示。取S0S5的编码分别为000，001，010，011，100，101。 （3）根据图和S0S5的编码，画出表示次态变量Q2Q1Q0输出变量Re,Ye,Ge,Rs,Ys,Gs的卡诺图。从图中可以看出交通信号控制器实际上是由一个同步六进制加法器和一个译码器组成，计数器产生二进制代码000101，经过译码器再将这些代码分别译成对应的高电平,低电
5、平。因此可将电路分成两部分进行单独设计。3逻辑函数化简，写出状态方程，驱动方程和输出方程(1) 同步六进制加法计数器。 将卡诺图分解表示Q2，Q1，Q0的3个卡诺图， 经过化简得到电路状态方程为： Q2= Q1Q0Q2 + Q1Q0Q2 Q1= Q2Q0Q1 + Q2Q0Q1 Q0= Q0 = Q0 + Q0将式中的三个逻辑式与JK触发器的特性方程Q= JQ + KQ进行比较，得到三个触发器的驱动方程为 J2 = Q1Q0 , K2 = Q1Q0 J1 = Q2Q0 , K1 = Q2Q0 J0 = 1 , K0 = 1(2) 译码器。将卡诺图分解表示输出变量Re,Ye,Ge和Rs,Ys，Gs
6、的6个卡诺图， 经过化简，得出输出方程为 Re = Q2 + Q1Q0 + Q1Q0 Rs = Q2 Ye = Q1Q0 Ys = Q2Q0 Ge = Q2Q1Q0 Gs = Q2Q0(3) 画出逻辑电路图 同步六进制加法计数器逻辑图 译码器逻辑图测试方案 交通信号控制器逻辑图电路第一个周期东西方向和南北方向的红灯都亮；当有脉冲时，第二个周期东西方向的绿灯亮，南北方向的红灯亮；第三个周期东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮；第四个周期东西和南北方向的红灯都亮；第五个周期东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；第六个周期东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮。即 工作周期东西方向南北方向红灯 黄灯 绿灯红灯 黄灯 绿
7、灯123456亮 亮 亮亮亮亮亮亮亮亮 亮 亮用户手册功能介绍本实验为交通信号控制器，起作用可对一个十字路口的两个方向的车流情况进行控制。其有6个工作周期分别对应6个工作状态，在时钟信号的作用下，控制器的工作周期依次转换，每个工作周期东西和南北两方向的红绿灯对其交通进行控制。操作指南在时钟信号的作用下，控制器的工作周期依次转换，当有脉冲时，电路第一个周期东西方向和南北方向的红灯都亮；当有下一个脉冲时，第二个周期东西方向的绿灯亮，南北方向的红灯亮；依次第三个周期东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮；第四个周期东西和南北方向的红灯都亮；第五个周期东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮；第六个周期东西方向红灯亮，
8、南北方向黄灯亮。错误及结果分析由于平时对仿真软件的应用不较少，因此在此次课程设计中出现了不少问题，经过同学的帮助和查看资料，了解并掌握了一种适合这次题目的软件进行设计。在设计方案时，一开始有两种方法，但第一中在搭线和芯片的选择上都出现了很多问题，使电路比较复杂，并且当有脉冲时，受控的红绿灯总是不亮，经过仔细检查和同学的帮助后发现错误可能出现在芯片的连接上，但是无论怎样修改还是不对。后来安静下来仔细又把题目看了一遍，用了另一种思路，设计了比方案一更家简便的方法，搭完电路后，虽然也出现了问题，但是经过仔细的检查后也修改正确了。方案改进及课程设计心得通过这次的课程设计，使我的动手能力和经验有了一定程
9、度的提高，在数字逻辑电路技术的理论知识上也有了更深的了解。在调试的过程中，通过排除故障，我学到了不少知识，增长了许多经验，而这些都是书上学不到的。巩固和运用了上学期的“数字逻辑”课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握了常用电子电路的一般设计方法，提高了设计能力和实验技能。通过这一次的数字逻辑“交通信号控制灯”的课程设计，复习了上学期数字逻辑课程的基本内容，对于逻辑问题的分析及设计有了更进一步的掌握。设计过程中，我了解了几种仿真软件的使用方法，并根据自己的题目选择了比较适合我的软件进行设计。在设计的过程中对于软件的操作有了进一步的掌握，以及对具体问题的分析，这些都是收获。同时又发现自己的很多不
10、足，自己知识有很多的漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高，这也是我以后在学习或是工作中都要努力的地方。这次未能使设计达到完善，还有很多缺点和错误，希望老师能提出改进意见，谢谢老师的指点，我以后会更加努力。参考文献1.数字电路原理计 算 机 科 学 学 院本科课程设计量化评分标准 (计算机系统结构类) 学生姓名： 指导教师： 年级和专业： 指标最高分评分要素评分方案设计20课题明确；总体功能描述及总体电路框图清楚；课题分工明确，分功能概述及电路接线图清晰；测试方案合理可行，理论结果正确。调试20平台使用熟练；电路信号控制正确；测试数据设置得当；仿真熟练，结果完整。
11、验收20经过自行调试之后，确认一切准备就续即可请求老师给予验收。一次验收通过最高可给20分，两次验收方能通过则最高只能给10分，依次减少。正式报告20报告规范整洁，内容完整；课题设计原理及过程描述清楚；电路总体框图、电路逻辑接线图、各类测试表格等绘制清晰、准确；用户使用说明书规范、明确。课程设计小结20对课题设计结果进行分析，提出改进思路；对课程设计整个过程进行深入总结，写出深刻详细的设计心得；列出设计过程中所采用的参考文献；团队合作良好，遵守实验纪律。总 分注： 本评分标准适用于计算机系统结构类专业课程； 总分满分为100分，成绩参考标准为：优秀（100X90）；良好（90X80）；中等（80X70）；及格（70X60）；不及格（X60）；
