公路十字路口通行计时交通控制器.docx
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公路十字路口通行计时交通控制器
长沙学院
数电课程设计说明书
题目
公路十字路口通行计时交通控制器
系（部）
电信系
专业（班级）
电气2班
姓名
学号
指导教师
龙英
起止日期
2013.6.17—6.21
数字电子技术课程设计任务书
（2）
系（部）：
电子与通信工程系专业：
光电信息工程指导教师：
龙英
课题名称
公路十字路口通行计时交通控制器
设计内容及要求
1.技术参数
（1）东西向、南北向通行各为30秒，给5秒的黄灯闪烁时间。
（2）学习掌握时间倒计数器的基本原理，用法；状态译码器的设计方法及一般数字电路设计的基本思路、控制方法；
（3）电路中各个IC的主要技术参数，并简要说明其在电路中的基本作用；将电路在Multisim中仿真成功。
2.设计要求
（1）根据技术参数设计电原理图;
（2）计算并选择电路元件及参数；
（3）仿真调试电路；
（4）撰写设计说明书。
设计工作量
1、系统整体设计；
2、系统设计及仿真；
3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；
4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。
进度安排
起止日期（或时间量）
设计内容（或预期目标）
备注
第一天
课题介绍，答疑，收集材料
第二天
设计方案论证
第三天
进行具体设计
第四天
进行具体设计
第五天
编写设计说明书
教研室
意见
年月日
系（部）主管领导意见
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名
学号
专业
电气
班级
2
设计题目
公路十字路口通行计时交通控制器
指导教师
龙英
指导教师意见：
评定等级：
教师签名：
日期：
答辩小组意见：
评定等级：
答辩小组长签名：
日期：
教研室意见：
教研室主任签名：
日期：
系（部）意见：
系主任签名：
日期：
说明
课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；
目录
一、设计方案5
1、设计原理5
2、设计原理图5
3、元器件选择6
二、multisim运行仿真7
三、结论及心得体会9
结论：
9
心得体会：
9
参考文献10
一、
设计方案
1、设计原理
根据题目要求，南北东西通行各为30s，黄灯亮5s，分解任务：
南北绿灯亮25s后黄灯亮5s，在这30s期间东西方向的红灯一直亮着，反过来当东西方向绿灯亮25s后黄灯亮5s在这30s内南北方向的红灯一直亮着，故从题目出发我们要用到倒计时器，译码器，控制器来控制黄绿红灯信号的转换。
设黄灯为S0,绿灯为S1，红灯为S2,则灯亮的循环为
S1→S2→S3
↑↓
东西南北通道灯亮的时间顺序如下：
图1东西南北亮灯时间轴
以上就是东西南北亮灯的时间轴，因此我所设计的方案中用到2片74ls192芯片作为时间倒计时器及用一系列的逻辑门来控制倒计时器的置数端使其控制在30s内，另外我用了一片74ls112芯片控制信号的转换及逻辑门从而使对应的红绿灯亮。
具体情况如下：
用或门将两74ls192的八个输出端连接，然后连接到74ls112的脉冲端，输出Q和非Q，输出端一端接红灯直接控制红灯亮另一端通过与逻辑门的共同作用来控制黄绿灯亮的情况，黄灯不能与绿灯同时亮但两者亮的总时间等于红灯亮的时间。
2、设计原理图
整个原理图主要由四个部分组成即定时器，控制系统，显示器，译码器
定时器：
由两片74ls192级联进行倒计时，且通过逻辑门对高低位片进行反馈置数
译码器：
是由一系列的逻辑门及一个74ls125组成的
显示器:
由两个共阴极四引脚的数码管组成的
控制系统：
是由74ls112及一系列逻辑门组成的从而最终控制红绿灯的转换
及交通灯的原理框图如下：
TL：
表示南北或东西绿灯亮的时间间隔为25s，及车辆正常通行的时间间隔，定时间到TL=1,否则TL=0
TY：
表示黄灯亮的时间间隔为5s，定时时间到TY=1,否则TY=0
ST:
表示定时器到了规定时间后，由控制器发出信号状态转换，由它控制定时器开始下个状态工作的定时
图2设计原理简约图
图3设计原理图
3、元器件选择
74ls1922片74ls1121片74ls1251片共阴极数码管2个交通灯6个（黄2个，红2个，绿2个），信号源1个，非门6个，与非门1个，或门10个，与门5个
元器件的注释如下：
1、时钟控制系统：
使用上升时序，个位、十位两片74192。
进位关联使用个位TCU＝十位UP实现
74ls192芯片的真值表
MR
PL
CPU
CPD
MODE工作模式ab126计算公式大全
H
X
X
X
Reset（Asyn.）清除
L
L
X
X
Preset（Asyn.）预置
L
H
H
H
NoChange保持
L
H
↑
H
CountUp加计数
L
H
H
↑
CountDowN减计数
通过真值表我们不仅可以以此芯片完成计时且通过反馈置数可以是其控制在30s内计数，在这期间我还用了一个三态门74ls125，这个主要是控制后5s倒计时时绿黄灯的转换，其真值表如下Y＝AA输入端C三态允许端（低电平有效）Y输出端
74ls125芯片的真值表
输入
输出
AC
Y
LL
HLXH
L
HHi-Z
图474ls192管脚图74ls112管脚图
二、multisim运行仿真
仿真图如下：
图5公路十字路口通行计时交通控制器仿真图
工作过程的描述如上述图示：
以南北通道为例1.当倒计时30s时南北绿灯亮东西红灯亮，所亮绿灯是由黄灯所接信号通过一个非门再与触发器的一个输出端连接到一个与门从而控制绿灯亮与否，因为在这30s内前25s绿灯亮的时候，黄灯灭而后5s黄灯亮绿灯灭，2.
信号A（控制黄灯）通过一个非门即非A
Q和非A用一与门然后输出信号S（控制绿灯）
Q
触发器
非Q直接控制红灯亮
（1）甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。
表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。
绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。
（2）乙车道黄灯亮，乙车道红灯亮。
表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。
黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。
表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。
（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。
表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。
黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第
（1）种工作状态。
交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。
设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表1、2所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。
为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下表1-2规定：
控制状态
信号灯状态
车道运行状态
S0（00）
甲绿、乙红
甲车道通行，乙车道禁止通行
S1（01）
甲黄、乙红
甲车道缓行，乙车道禁止通行
S3（11）
甲红、乙绿
甲车道禁止通行，乙车道通行
S2（10）
甲红，乙黄
甲车道禁止通行，乙车道缓行
AG=1
甲车道绿灯亮
甲车道通行
BG=1
乙车道绿灯亮
乙车道通行
AY=1
甲车道黄灯亮
甲车道缓行
BY=1
乙车道黄灯亮
乙车道缓行
AR=1
甲车道红灯亮
甲车道禁止通行
BY=1
乙车道红灯亮
乙车道禁止通行
表1-2
三、结论及心得体会
结论：
能实现交通灯的状态转换和计时时间的显示，能实现十字路口交通的正常运行
心得体会：
刚拿到课题时，完全毫无头绪的，对课程设计该怎么弄无从下手，一片空白。
于是我静下心来，打算温故下数字电路的课本及相关的参考书，花了好长时间才进入状态。
然后参仔细认真分析了下题目，照参考书上的例题，了解一般电路的分析和设计，掌握一些非常重要芯片的用法和工作原理。
然后采用把整个设计化为小模块的方法，写真值表，列表达式，化整为零的方法来设计。
一个个模块相继慢慢完成，最后考虑怎么相连整合成整个设计电路。
联想以前老师上课时的要求和注意事项，给设计还是提供了很大的帮助。
碰到没有见过或用法说明不清楚的芯片时，只能自己查阅资料，搜集管脚图，即学即用。
这样让我对芯片的特性和用法，功能等有了深刻的记忆及应用。
通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。
学了一个学期的《数字电子技术基础》课程，直到这次课程设计时，才发现，原来自己掌握的知识那么有限，能够运用到实际中的知识更是少之又少。
.我做课程设计的时候将整本书都看了几遍，增强了自己对知识的理解，很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了。
在课程设计的过程中，我想了很多种方案，对同一个问题（像计数器的接法）都想了很多种不同的接法，运用不同的芯片进行了比较，最后还是采取了上面的方法进行连接。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础.北京：
高等教育出版社，1999年
[2]罗杰等编.电子技术基础试验.北京：
高等教育出版社，2008年
[3]金唯香等编.电子测试技术.长沙：
湖南大学出版社，2004年
[4]阎石.数字电子技术基础.北京：
高等教育出版社，2001年
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