十字路口交通管理器课程设

电子技术课程设计电子技术课程设计 课题 十字路口交通管理器 系 别 电气与电子工程系 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 艾向阳 学 号 091211215 指导老师 曹延生 河南城建学院 2012 年 06 月 21 日 河南成建学院 1 成绩评定 一 指导教师评语一 指导教师评语 根据学生设计报告质量 答辩情况及其平时表现综合 评定 二 评分二 评分 设计报告评分答辩评分平时表现评分 评分项目 任务完成 情 况 20 分 课程设计 报告质量 40 分 表达情况 10 分 回答问题 情 况 10 分 工作态度与 纪律 10 分 独立工作 能力 10 分 合 计 100 分 得分 课程设计成绩评定 班级班级 姓名姓名 学号学号 成绩 成绩 分 折合等级分 折合等级 指导教师签字 年 月 日 河南成建学院 2 前前 言言 虽着社会的飞速发展 城市交通问题日益凸显严重 尤其在城市街道的十 字叉路口 频繁发生交通问题 为了保证交通秩序和行人安全 一般在每条街 上都有一组红 黄 绿交通信号灯 其中红灯亮 表示道路禁止通行 黄灯亮 表示该道路上未过停车线的车辆禁止通行 已经过停车线的的车辆继续通行 绿灯亮表示道路允许通行 交通灯控制电路自动控制十字路口的红 黄 绿交 通灯 交通灯通过的状态转换 指挥车辆行人通行 保证车辆行人的安全 实 现十字路口交通管理自动化 河南成建学院 3 目录 一设计目的 4 二设计要求 4 三设计的总体结构 4 四部分电路设计 5 五整体电路图 7 六主要元 器件 7 七设计总结 9 八参考资料 9 附图 10 河南成建学院 4 一设计目的一设计目的 1 巩固和加深学生对电子电路基本知识的理解 提高他们综合运用本课程 所学知识的能力 2 培养学生根据实验需要选学参考书籍 查阅手册 图表和文献资料的自学 能力 通过独立思考 深入钻研有关问题 学会自己分析并解决问题的方法 3 培养严肃 认真的工作作风和科学态度 通过综合设计实验 帮助学生 逐步建立正确的生产观点 经济观点和全局观点 二设计要求二设计要求 1 主干道方向通行和支干道方向禁止通行 历时 1min 2 主干道方向禁止通行和支干道方向仍然禁止通行 历时 3s 3 主干道方向禁止通行和支干道方向通行 历时 1min 4 主干道方向仍然禁止通行和支干道方向停车 历时 3s 之后又返回到第 一步循环 三设计的总体结构三设计的总体结构 1 系统总体框架图系统总体框架图 图 1 交通管理控制器框图 时钟电路 主道计数器 次道计数器 译码显示器 译码显示器 数据选择 器 数据选择 器 秒脉冲电路 主绿 主黄 主红 次绿 次黄 次红 计 数 器 组 合 逻 辑 电 路 河南成建学院 5 2 工作原理工作原理 十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全通行 有一个主干道和一 个支干道的十字路口如图 2 所示 每边都设置了红 绿 黄色信号灯 红灯亮 表示禁止通行 绿灯亮表示可以通行 在绿灯变红灯时先要求黄灯亮几秒钟 以便让停车线以外的车辆停止运行 主主主 主主主 主 主 主 主 主 主 图 2 路口交通指挥系统示意图 四部分电路设计四部分电路设计 1 1 脉冲产生电路脉冲产生电路 用 555 产生 电阻 电容 使用 555 定时器构成多谐振荡器 使得 f 1HZ 先将 555 定时器接成施密 特触发器的结构 即将 2 6 端并联 再与 RC 构成的充放电电路的串联点连接 将 7 端接到放电点 要使得 f 1HZ 所以可令 C 10uF CRRCRR f 2 43 1 2ln 2 1 2121 0 15K 68K 将数据代入到公式可得 f 约等于 1HZ 1 R 2 R 河南成建学院 6 A1 555 VIRTUAL GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI R1 1k R2 1k C1 10nF C2 10 F VCC 5V XSC1 A B Ext Trig 图 图 3 一秒脉冲发生器仿真结果 2 2 控制电路控制电路 由于有显示灯红黄绿三种 故控制电路设计为 00 01 10 11 00 四种状态循 环变化 主控芯片选用 74LS161D 当 QA QB 为 11 时 通过 U26A 反馈到置数端 口 9 将计数器从新置数来实现状态循环 河南成建学院 7 图 4 控制电路图 五整体电路图五整体电路图 见附图 六主要元 器件六主要元 器件 1 1 74LS19274LS192 74LS192 为可预置数的十进制同步加法 减法计数器 74LS192 的预置是异 步的 当置入控制端 LOAD 为低电平时 不管时钟 CP 的状态如何 输出端即可 预置诚与数据输入端相一致的状态 74LS192 的计数是同步的 靠 CPd CPu 同 时加在四个触发器上而实现 当进行加计数或减计数时可分别利用 CPd 或 河南成建学院 8 Cpu 此时另一个时钟为高电平 当计数器上溢出是 进位输出端 CO 输出一 个低电平脉冲 当计数下溢出时 错位输出端 BO 输出一个低电平脉冲 2 74HC153 74HC153 包含两个完全相同的 4 选 1 数据选择器 两个数据选择器有公共 的地址输入端 而数据输入端和数据输出端是各自独立的 通过给定不同的地 址代码 即 A1 A0 的状态 即可从 4 个输入数据中选出所要的一个 并送至输 出端 Y 3 3 74LS161D74LS161D 74LS161D 为可预置的十进制同步计数器 74LS161D 的清除端是异步的 当清除端 MR 为低电平时 不管时钟端 CP 状态如何 即可完成清除功能 74LS161D 的预置是同步的 当置入控制器 PE 为低电平时 在 CP 上 升 沿作用下 输出端 Q0 Q3 与数据输入端 P0 P3 一致 对于 54 74161 当 CP 由低至高跳变或跳变前 如果计数控制端 CEP CET 为高电平 则 PE 应避 免由低至高电平的跳变 而 54 74LS161 无此 种限制 74LS161D 的计数是同步的 靠 CP 同时加在四个触发器上而实现的 当 CEP CET 均为高电平时 在 CP 上升沿作用下 Q0 Q3 同时变化 从而消除 了异步计数器中出现的计数尖峰 对于 54 74161 只有当 CP 为高电平时 CEP CET 才允许由高至低电平的跳变 而 54 74LS161 的 CEP CET 跳变与 CP 无关 74LS161D 有超前进位功能 当计数溢出时 进位输出端 TC 输出一 个 高电平脉冲 其宽度为 Q0 的高电平部分 河南成建学院 9 七设计总结七设计总结 通过这次课程设计 加强了我动手 思考和解决问题的能力 电路原理和 连接 和芯片上的选择 也略懂 在设计电路之初应该根据电路所需要达到的功 能和效果来构建初步的逻辑框图 然后再进一步完善逻辑框图 之后根据逻辑 框图来分部分思考电路 实现电路 在实现电路的过程中也应该结合实际情况 在实现的同时 比较各种能实现这部分功能的电路 择优选择 最后将各个部 分连接起来 对于数字电路来说 对于一些时序的临界状态 状态装换问题 应该多思考分析 然后调试 才能发现问题 找到解决方案 设计过程中应善 于查找利用资料 巩固数字逻辑电路的理论知识 方案总共只用了十四个芯片 对加减计数器更加了解 懂得它的功能与其它芯片替换等 使数据选择器从书本 上的理论知识联系到实际 让我更加了解它的功能 还有如何利用 555 芯片产生 秒脉冲 计数器的工作原理 更重要的是如何将逻辑电路灵活运用于实际生活 我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强 平时看课本时 有时问 题老是弄不懂 做完课程设计 那些问题就迎刃而解了 而且还可以记住很多 东西 比如一些芯片的功能 平时看课本 这次看了 下次就忘了 主