十字路口交通管理器课程设计.doc

电子课程设计专 业： 电子信息工程 题 目： 十字路口交通管理器 学生姓名： 学 号： 0934091 指导教师： 时间： 2011 年 6 月 20 日 2011 年6 月22 日一：序 言随着社会的飞速发展，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。二：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.通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件初步掌握复杂实用电路的分析方法和工程设计方法。4.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。三：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10s (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10s 之后又返回到第一步循环 四: 设计的总体结构1：系统总体框架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 路图1 交通管理控制器框图2：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。图2 路口交通指挥系统示意图 五：各部分电路设计1：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 , =15K, =68K,将数据代入到公式可得f约等于1HZ。 图3：一秒脉冲发生器 图4：一秒脉冲发生器仿真结果2：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。 图5：路灯循环控制器3：时间设置电路主次分别采用4片双4选1数据选择器74LS153芯片 图6：倒计时时间预置电路 从左至右四片74LS153芯片的输出1Y2Y 1Y2Y 1Y2Y 1Y2Y 分别接至高低位计数器的输入端DCBA DCBA74LS153的输入AB分别接控制电路的QA QB,从左至右四片74LS153芯片的输入八个C0为绿灯时间设置，八个C1为黄灯时间设置，八个C2为红灯的时间设置, 八个C3为黄灯时间设置。如主道路八个C0依次设置为0110 0000，八个C1依次设置为0001 0000，八个C2设置为0110 0000，八个C3依次设置为0001 0000，即在电路工作时，显示电路会从60-10-60-10倒计时。4：计数电路计数电路左边74LS192D为高位片，右边74LS192D为低位片，低位片DOWN输入秒脉冲信号，高低位片的DCBA输入分别为时间设置电路的从左至右的八个Y输出端。高低位片的输出QA QB QC QD全部相或,作为高低片的置数信号控制电路的时钟信号。当计数器倒计时为0000 0001时，当下一个低位片的脉冲上升沿来临时，输出信号变为0000 0000时，反馈置数信号（八个输出相或）变为0，产生一个下降沿脉冲，使控制器状态发生改变，这是置数信号仍然为0实现置数。当置数完成后置数信号才变为1，然后开始正常倒计数。 图7：倒计时计数电路5：显示输出电路 图8：数码管译码显示主次显示电路各用两片7448芯片和2片BCD七段译码器,两片7448的输入DCBA分别连接74LS192D芯片的输出QD QC QB QA.6、红黄绿灯控制电路由于控制器的状态为00-01-10-11-00循环，所以对于主道路来说当为状态为00时计数器倒计时60秒绿灯亮，状态为01时计数器倒计时10秒黄灯亮，状态为10时计数器倒计时60秒红亮，状态为11时计数器倒计时10秒黄灯亮。用或非，与门，非门可实现对红绿黄灯的控制。当计数器计数到0000 0000时产生控制电路的下降时钟脉冲信号，继而使控制器的状态发生改变，即在00-01-10-11-00这四种状态之间循环，利用这四种状态的循环来设计红黄绿灯的控制电路。 图9：路灯显示电路六：整体电路图见附图七：主要元、器件（1）主要芯片功能74LS19274LS192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。 引脚图74HC15374HC153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。 引脚图 功能表 74LS161D74LS161D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 Q0Q3 与数据输入端 P0P3 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 Q0Q3 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。 管脚图 功能表（2）元件清单 元件数量74LS1924片74LS161D2片74LS1538片DCD-HEX4个LED二极管 6个 与门 与非门 或门 或非门 非门 若干电阻 电容若干555定时器1个八：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。同时对仿真软件multisim运用更加熟练，了解到其在电子设计中的重要作用。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