十 字 路 口 交 通 管 理 器.doc

电子技术课程设计

电 气 与 信 息 工 程 学 院 自 动 化 专 业

题 目： 十 字 路 口 交 通 管 理 器

姓 名： 郭亚静

学 号： 092412101

指导教师： 徐安峰

时 间：2014年6月16日~~2014年6月20日

一、设计题目 2
二、设计目的和要求 2
三、技术指标和要求 2
四 、原理电路设计 3
五、单元电路设计 4
1、译码器 4
2、状态控制电路 5
3、定时系统 6
4、秒脉冲信号发生器 7
六、 设计体会 9
七、 总体电路设计 11
八、 仿真电路 12
九、 元器件清单 14
十、 参考文献 15
十一、成绩评定 16

一、 设计题目
十字路口交通管理器
二、设计目的和要求
1、设计目的
本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
2、设计要求
1.以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟、数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；
2.熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；
3.学习计算机软件辅助电路设计方法，能熟练应用电子线路CAD进行电路设计和印刷电路板的设计制作；
4.学习电子系统电路的安装调试技术；
5.拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。
三、技术指标与要求：
1）主干道方向通行，支干道方向禁止通行，历时60s。
2）主干道方向停车，支干道方向仍然禁止通行，历时10s
3）主干道方向禁止通行，支干道方向通行，历时60s。
4）主干道方向仍然禁止通行，支干道方向停车，历时10s
四、原理电路设计：
1、方案设计：
1） 初步分析：由题目及要求可以理解为我们平时所见的交通信号灯，其显示部分可分为计数器与信号灯，流程如图1
主干道通行，支干道禁止通行，历时60秒

主干道方向停车，支干道方向禁止通行，历时10秒

主干道方向禁止通行，支干道方向通行，历时60秒

主干道禁止通行，支干道方向停车，历时10秒

图1 交通管理器工作流程图
2）根据流程初步设计系统结构如下图2，状态控制器主要用于记录十字路口交通灯的工作状态，通过译码器分别点亮相应的信号灯。秒脉冲信号发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过减法计数器对秒脉冲减计数，达到控制每一个工作状态的持续时间。减法计数器的回零脉冲使状态控制器完成状态转换，同时状态译码器根据工作状态决定计数器下一次减计数的初始值。
图2 方案流程图
五、单元电路设计：
1）状态译码器
信号灯共有六种状态，即主干道的红、黄、绿和支干道的红、黄、绿。这些信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态，作出其真值表如图3，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。
控制器状态
主干道
支干道
Q1
Q2
R
Y
G
r
y
g
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
图3 信号灯真值表
通过真值表，可得各信号灯的逻辑函数表达式
R=Q1，Y=Q2Q1′，G=Q1′Q2′
r=Q1′,y=Q1Q2 , g=Q2′Q1

选择半导体发光二极管模拟交通灯，状态显示电路如下图4

Q1 Q2
图4 状态译码器构成的灯显示电路
2）状态控制器

图5 状态控制器

T
Q
Q′
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0

图6 T触发器的特性表
T触发器的特性方程：Q*=TQ′+T′Q
当T触发器的控制端接至固定的高电平时，则变为Q*=Q′，即每次
clk信号作用后触发器必然翻转成与初态相反的状态。
状态控制器实现了状态 00 01 10 11 00

3） 定时系统 （图7）

图7 定时系统
两个十进制构成减法计数器，高位端由状态控制器输出的状态.用两片十进制计数器，把其中一片的进位输出端c街道下一片的计数端，再进行预置数接成六进制计数器，则可以构成60进制计数器，从而实现计时的需要。
4）秒脉冲信号发生器
由555定时器组成的秒脉冲信号发生器（图8）
1、脉冲信号发生器
使用555定时器构成多谐振荡器，使得f=1Hz。由于多谐振荡周期为，那么频率 ，要使得f=1Hz，可令 , , 。将数据代入公式可得频率约为1Hz。秒脉冲信号发生器仿真原理如下图所示。

图8 秒脉冲信号发生器

六、 设计体会
通过本周的课程设计，我感触颇深。首先是加强了我对数字电子技术的了解及进一步的深入学习。不仅巩固了理论知识还锻炼了动手能力，使学习的知识能够灵活的运用到实际生活中去，同时加深了对器件的了解，但是也看到了自己知识面的匮乏，思维的单一，对设计方案考虑的不周到不全面。对于一些芯片以及一些器件还是不是很了解，要不断的翻书查资料去理解，最后勉强运用。能够初步利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力。
在本次设计中，亲自查阅资料，动手实践，在电路的仿真过程中提升了自己的信心，耐心以及动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，知识也有了进一步的拓展，理论与实践得到了很好的结合，加深自己对实用价值和理论的统一的了解。但对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。
同时，通过这一周的课程设计，我也深深体会到同伴间的合作沟通的重要性，理论与实际相结合也不是那么一帆风顺。我们虽然在一些问题上达不成统一，但总能耐心去寻找方案的不足，并加以交流与讨论，得出一个较为合理的方案，在遇到问题时，两个人都认真积极的去讨论，通过之间的默契配合，翻阅资料，上网查找以及最后理解运用，希望问题能够得到解决。在后续的仿真阶段我们又遇到了难题，不会运用multisim仿真软件，耐心的根据网上的安装步骤一步步安装，到摸索其基本功能，再到将电路总设计图通过multisim软件进行仿真，这一路的磕磕绊绊，也让我们体会颇深，知识也要与现代化的实际相结合，这些软件都对我们将来有着很大的影响，使我们判断设计是否可行的依据，同时也给我们节省了大量的时间。所以为了我们能够跟上时代的步伐，向多元化发展，在学好专业课的同时，也应该及时了解掌握与专业相关的设备软件，及时给我们的大脑充电。
任何一件成功都不是一蹴而就的，都需要经历挫折，弯路，在摸索探讨中走出一条正确的道路，这次的设计中我也遇到了很多的麻烦，包括对理论知识理解不深，对电路图的分析、构架，从思维到设计整个过程付出了很多汗水。这也是对自己对设计电路思维的锻炼，要从整体上把握，再到细节，每一条线，每一个器件都要清楚的了解，这样才能达到目的。
最后，也感谢学校和老师给了我们这次提升自我锻炼能力的机会。让我们体会到知识运用之广泛，就在我们身边。我们需要有一颗善于观察和总结的心，处处留心是学问。在不断的探索中去成长。

七．总体电路设计
图9 十字路口交通管理器总体设计

八 .仿真电路

图10十字路口交通管理器仿真电路设计
15

图11十字路口交通管理器仿真电路设计
九．元器件清单
类别
型号
数量
备注
集成芯片
74LS192D
2

555
1

逻辑门电路
与门
4

非门
3

与非门
1

显示器
共阳极七段LED数码管
6

电容
10μF
2

电阻
3kΩ
1

500Ω
1

电源
5V
3

十、参考文献
[1]阎石    主编  《数拟电子技术基础》    高等教育出
版社

[2]祁存荣  主编  《电子技术基础实验》 武汉理工大
学出版社 

[3]康花光 主编  《电子技术基础数字部分》 高等教育出
版社 

[4]粱宗善 主编  《电子技术基础课程设计》 华中理工大
学出版社 

[5]姚福安  主编  《电子电路设计与实践》.  山东科技出
版
·成绩评定·

指导教师评语：

班级 0924121 姓名 郭亚静 学号 092412101

综合成绩：

指导教师签字 年 月 日
课程设计成绩评定