十字路口交通管理器设计 (2).doc

1、湖南工程学院课程设计任务书课程名称： 数字电子技术题 目：十字路口交通管理器设计（A）专业班级： 电气1291 班 学生姓名： 肖欣辉 学号： 202101019122指导老师： 郭照南审 批：任务书下达日期2014 年 4月 8日星期一设计完成日期 200 年 4 月16 日星期五 设计内容与设计要求一设计内容：自选元器件设计制作一个十字路口交通管理器。该管理器控制甲、乙两道的红、黄、绿三色灯，指挥车辆和行人安全通过。交通管理器示意图如图所示:图中R1、Y1、G1是甲道红、黄、绿灯；R2、Y2、G2是乙道红、黄、绿灯。3个定时器分别确定甲道和乙道通行时间t3、t1以及公共停车（黄灯亮）时间t

2、2。具体设计要求如下：1、用四位数码显示器分别显示甲乙两道通行、禁止与等待时间（每边两位，用倒计时方式），其计时间隔为1S。2、交通灯控制器工作流程如下：甲道通行（乙道禁止）40S公共停车（黄灯亮）5S乙道通行（甲道禁止）25S公共停车（黄灯亮）5S甲道通行（乙道禁止）40S二、设计要求：1 设计思路清晰，给出整体设计框图；2 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路工作原理，元器件清单；3 完成总电路设计，设计图纸完备；4 完成软件仿真；5 安装调试电路；6 写出设计报告； 主要设计条件1. 提供直流稳压电源、信号源、示波器等仪器；2. 提供各类TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接件等元器件。

3、3. 提供电子综合实验装置。 说明书格式1、 课程设计封面；2、 课程设计任务书；3、 说明书目录；4、 设计总体思路，基本原理和框图；5、 单元电路设计（各单元电路图）；6、 总电路设计（总电路图）；7、 安装、调试步骤；8、 故障分析与电路改进；9、 总结与设计调试体会；10、 附录（元器件清单）；11、 参考文献；12、 课程设计成绩评分表。 进 度 安 排 第一周：星期一 上午 安排任务。星期一星期二：查资料、设计星期三星期四：单元电路设计和仿真，电路修改四楼现代设计室星期五上午：领取元器件和设备四楼电子综合实验室 第二周：第一周星期五下午第二周星期四：安装调试电路；四楼电子综合实验室

4、 星期四星期五：写总结报告,答辩。 参 考 文 献电子技术与EDA技术课程设计郭照南主编电子技术课程设计指导 彭介华 主编电子线路设计、实验、测试 谢自美主编 目 录 1.课程设计封面；2.课程设计任务书；3.说明书目录；4.设计总体思路，基本原理和框图；5.单元电路设计（各单元电路图）；6.总电路设计仿真（总电路图）；7.安装、调试步骤；8.故障分析与电路改进；9.总结与设计调试体会；10.附录（元器件清单）；11.参考文献；12.课程设计成绩评分表。四设计总体思路基本原理和框图 根据设计要求设计一个交通灯信号控制器控制甲乙两道的通行，绿灯亮表示通行。红灯亮表示停止黄灯亮表示公共停车，图如图

5、1所示。状态控制器主要记录交通灯的工作状态通状过步骤译码器点亮相应状态的信号灯秒信号发生器产生整个定时系统的时间脉冲通过减法计数器对秒脉冲减计数达到每一种工作状态持续时间。减法计数器的回零脉冲使步骤控制器完成步骤转换同时步骤控制器联合逻辑电路确定系统下一个工作状态决定下一次减计数的初始值。减法计数器的状态由BCD译码器译码数码管显示。 设计框图如下：秒脉冲二进制倒计时（可变进制）显示模块状态发生器预置数模块 红绿灯显示模块 五单元电路设计1、 倒计时电路将74LS192的UP端全部接高电平、低位的DOWN端接秒脉冲信号，高位的DOWN端接低位的借位端BO再与高位的BO通过一个或门连接高低为的L

6、OAD。这样就组成了100进制以内的倒计时计数器，计数到0时置入下一个数。正常工作时CLR接地，设计电路如图： 步骤控制器设计设计信号发生器频率为20HZ。根据要求，各信号灯的工作顺序如下图，信号灯四种不同状态分别用S0（甲道绿灯亮，乙道红灯亮），S1（甲乙都是黄灯亮，）,S2(甲道红灯亮，乙道绿灯亮)，S3（甲乙都是黄灯亮则：(S0=00)-(S1=01)-(S2=11)-(S3=11)步骤控制电路主要由74160、74138和一些门电路构成。74LS160被做成4进制加法计数器任何一个计数显示单元发出的借位信号都能使之进入下一步骤。步骤数传给译码器74LS138被翻译为高低信号与门电路一起

7、控制交通灯的明灭也控制着每步需要置的时间值分别74LS160的ENP、ENT端都接高电位再将输出端QA、QB接入与非门输出接到置数端LOAD即可构成一个四进制加法计数器。任何倒计时单元电路高位端发出借位信号都能使该计数器加1。电路图如下 逻辑电路的真值表如图所示 甲道 乙道高位低位高位低位ABCDABCDTABCDABCDTS011000000301100000030S1000011003000011003S210001010151000101015S30000110030000110032、 交通灯控制电路交通灯状态分为四部，真值表状态如图所示。甲乙两道的红、黄、绿信号灯主要状态控制器输出决

8、定。1表示灯亮。0表示灯不亮。 信号灯信号真值表状态控制器输出甲道信号灯乙道信号灯Y0Y1Y2Y3R(红)Y（黄）G（绿）R(红)Y（黄）G（绿）100000110001000101100010100001000110010据上述逻辑函数表达式化简后可画出交通灯信号控制图，译码器发出的高低电平信号，即为步骤信号，控制灯的明灭。电路如下图: 六总电路设计与仿真:1.甲道红灯，乙道绿灯，40秒 甲乙两道黄灯均5秒 甲道绿灯，乙道红灯，25秒 总设计电路图：七: 安装与调试1、 检查仿真图是否符合要求，将仿真图认真排版，避免看不清。2、 根据仿真图确认需要的元器件，填写元器件领取表，领取元器件。3、

9、 测试领取的元器件，损坏的元器件及时更换。4、 调试单元电路5、 将单元电路连接在一起，调试总电路6、 确认电路正确以后请老师验收 八故障分析：在本次课程设计中常见的故障现象 1、计数器不能正确计数 2、电路的延时现象使两个计数器不能同时工作 3、 倒计时时间不正确 4、芯片与各接触点的接触不良问题 5、计数出现紊乱。 产生故障的原因 ：故障产生的原因很多情况也很复杂有的是一种原因引起的简单故障有的是多种原因相互作用引起的故障。本实验产生故障的原因主要有以下几种：1新设计安装的电路来说故障原因可能是实际电路与设计的原理图不符元器件使用不当或损坏设计的电路本身就存在某些缺点不满足技术要求连线发生

10、短路或断路现象等。 2仪器使用不正引起的故障 3定型芯片使用异端时间后出现故障元器件损坏连接线路是发生短路或断路接插件接触不良 4电路受内在、外在干扰。九：总结与设计调试体会： 通过这一次的课程设计，我获得了很多的知识，让我数电有了更深的了解，同时也让我感受到数字电子技术的在生活中的重要性和实际运用。 在开始接手任务的时候我不知从哪里开始设计，通过与的队友的讨论，与其他小组的交流以及上网查阅资料，一步步的先确认总体框架，然后细化到每一步每一个单元电路，查询每个功能应该用什么芯片实现，再去查它的管脚图，最后通过电脑仿真不断修改，仿真成功后安装调试，成功的完成本次课程设计。过程虽然艰苦但是收获也是巨大的。 按图接线需要我们有很大的耐心以及细心，遇到问题时不能每次都拆了重新接，这不但浪费时间，元器件在不断的拆装过程中很容易损坏，所以在遇到电路不能正确显示时要根据仿真图一步步检查，查出问题解决问题。 总的来说，这次课程设计我获益匪浅。十附录元器件清单：十进制同步计数器 74ls160 1片十进制同步加/减计数器74ls192 2片四2输入正或门 74ls32 1片3线-8线译码器 74ls138 1片四2输入与非门 74ls00 2片六反向器 74ls04 2片十一：参考文献 电子技术与EDA技术课程设计郭照南主编电子技术课程设计指导 彭介华 主编电子线路设计、实验、测试 谢自美主编