数字电路课程设计

数字电路课程设计

交通灯控制器

姓名(学号): *** 姓名(学号): *** 班 级: 09电信 指导教师: CM 时 间: 2012年5月

目录 交通灯控制器

一、设计目的.................................................................. 3 二、设计要求.................................................................. 3 三、设计的具体实现...................................................... 3 1、任务分析 ............................................................... 3 2、列真值表 ............................................................... 3 3、表达式化简 ........................................................... 4 四、电路设计.................................................................. 5 1、模块封装 ............................................................... 5 2、控制电路图 ........................................................... 6 3、仿真 ....................................................................... 7 4、仿真结果分析 ....................................................... 7 五、心得体会.................................................................. 8 六、参考文献.................................................................. 8

交通灯控制器

一、 设计目的

（1）设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器 （2）掌握数字电路课程设计的基本步骤和要求 （3）熟悉Multisim软件的使用方法

二、设计要求

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。

三、设计的具体实现 1 分析任务

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。

2列真值表

根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如表1所示。

表1 交通灯控制器真值表

3表达式化简

利用逻辑转换器或卡诺图化简法获得最简的逻辑表达式。

图1 用逻辑转换器化简表达式

MGBDCD MYBC MRD CGADB D CYABD CRD

四、电路设计

1模块封装

根据图1的方法和转换后的表达式在multisim中用逻辑转换器画出电路图，并进行封装。

图2 单个逻辑电路图的封装

图3 MGBDCD电路图的封装

封装后生成的效果图如图3所示的模块，按照此原理，将剩下的几个模块也进行封装，待以后电路图中调用

2控制电路图（竖的为主要街道，横的为次要街道）

运用multisim软件，在库中选择合适的元器件，结合已封装的模块画出交通灯控制的电路图。电源选择5V、50Hz的脉冲信号源，选用74ls163芯片完成电路的设计。

74LS163是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，功能如下：

表2 74LS163功能表

图4 交通灯控制电路图

3仿真

按下\"启动／停止\"，运行模拟程序，从指示灯上观察实验结果。仿真的另一特点是有逻辑分析仪，双击逻辑分析仪图标即可观察到各点的时序波形如图5所示。其输入信号的通道顺序为：主要街道绿灯信号MG，主要街道黄灯信号MY，主要街道红灯信号MR，次要街道绿灯信号CG，次要街道黄灯信号CY，次要街道红灯信号CR，50Hz信号(CLK)。从波形图上可清楚地看到电路中各点之间的时序关系。

图5 逻辑分析仪仿真

4仿真分析

如上图，高电平代表亮，低电平代表灭。信号5为主要街道绿灯信号MG，信号6为主要街道黄灯信号MY，信号7为主要街道红灯信号MR，信号8为次要街道绿灯信号CG，信号9为次要街道黄灯信号CY，信号10为次要街道红灯信号CR，信号14为50Hz脉冲信号(CLK)。

从图中信号开始起，信号5、6为低电平，7为高电平，表示主街道红灯亮，对应信号8、9、10中8高电平，代表次街道绿灯亮，第二秒内信号8低电平，9高电平，代表次街道黄灯亮。第3秒开始，信号5持续6秒高电平，表示主街道绿灯亮，此时信号10也持续6秒低电平，表示次街道红灯亮6秒，最后一秒信号5低电平，6高电平，主街道黄灯亮，此时，次街道仍为红灯。

五、心得体会

通过这次设计，我们了解到了交通灯的设计原理、方法以及它的要求和软件仿真，一定程度上掌握了交通灯的设计方法，应用Multisim软件仿真，让我们认识到在此次设计程序中所存在的问题，通过不断的努力去解决这些问题，解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。通过Multisim画电路图，了解了一些芯片的功能和用法，也学会了用封装的方法简化电路图。软件仿真也更直观的反映了交通灯的性能及工作原理，让我们对交通灯的认识更加深刻，加深了我对数字电路和逻辑门方面的兴趣。理论与实践得到了很好的结合。

六、参考文献

【1】康光华 电子技术基础（第五版）（数字部分）高等教育出版社 2009.07 【2】李毅 谢松云 王安丽 曾渊 数字电子技术试验 西北工业大学出版社

2009.07

【3】毛期俭 数字电路与逻辑设计实验及应用 人民邮电出版社 2005.04