十字路口交通灯控制器数电优秀课程设计.doc
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1、课 程 设 计设计题目: 十字路口交通灯控制器 系 别 班级 学生姓名 学号 指导老师 职称 起止日期: 年 月 日起至 年 月 日止课程设计任务书课程设计题目: 十字路口交通灯控制器 系 别 班级 学生姓名 学号 指导老师 职称 课程设计进行地点: 任 务 下 达 时 间: 年 月 日 起止日期: 年 月 日起至 年 月 日止教研室主任 年 月 日同意十字路口交通灯控制器1 设计关键内容及要求1.1 设计目标:(1)掌握十字路口交通灯控制器组成、原理和设计方法;(2)熟悉集成电路使用方法。1.2 基础要求(1)设计一个含有三种信号灯(红、黄、绿)十字路口交通灯控制器,红灯亮严禁通行,绿灯亮许
2、可通行,黄灯亮则给行驶中车辆留出时间停在禁行线外;(2)主、支干道交替许可通行,主干道每次放行40秒,黄灯亮5秒;支干道放行20秒,黄灯亮5秒;(3)各计时电路显示2 设计过程及论文基础要求:2.1 设计过程基础要求(1)基础部分必需完成,发挥部分可任选2个方向:(2)符合设计要求汇报一份,其中包含逻辑电路图;(3)设计过程资料、初稿要求保留并随设计汇报一起上交;汇报电子档需全班统一存盘上交。2.2 课程设计论文基础要求(1)参考毕业设计论文规范打印,包含汇报中全部电路图。(2)装订次序:封面、任务书、成绩评审意见表、汉字摘要、关键词、目录、正文(设计题目、设计任务、设计思绪、设计框图、各部分
3、电路及参数计算、工作过程分析、元器件清单、关键器件介绍)、小结、参考文件、附录(逻辑电路图)。3 时间进度安排次序阶段日期计 划 完 成 内 容备注1讲解关键设计内容,学生依据任务书做出原始模块图打分2讲解怎样绘制逻辑原理图并检验及修正模块图打分3讲解计算机仿真软件应用及怎样对电路进行仿真打分4讲解设计汇报书写及继续修正逻辑原理图,部署答辩打分5检验汇报完成情况、答辩打分 数字电子技术课程设计成绩评定表系(部): 班级: 学生姓名: 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文件,搜集资料;能制订课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作
4、态度认真,遵守纪律,出勤情况是否良好,能够独立完成设计工作, 0.25432工作量按期圆满完成要求设计任务,工作量饱满,难度适宜。0.25432说明书质量说明书立论正确,叙述充足,结论严谨合理,文字通顺,技术用语正确,符号统一,编号齐全,图表完备,书写工整规范。0.55432指导老师评审成绩(加权分累计乘以12) 分加权分累计指 导 教 师 签 名: 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文件查阅文件有一定广泛性;有综合归纳资料能力0.25432工作量工作量饱满,难度适中。0.55432说明书质量说明书立论正确,叙述充足,结论严谨合理,文字通顺,技术
5、用语正确,符号统一,编号齐全,图表完备,书写工整规范。0.35432评阅老师评审成绩(加权分累计乘以8)分加权分累计评 阅 教 师 签 名: 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分中 文 摘 要 伴随社会经济发展,城市交通问题越来越引发大家关注,人、车、路三者关系协调,已成为交通管理部门需要处理关键问题之一。分析了现代城市交通控制现实状况,结合十字路口交通实际情况,本文具体叙述了基于数字电路十字路口交通灯控制器工作原理,并给出了合理设计方案。该十字路口交通灯控制器是在传统设计基础上深入加以改善,添加了感应特殊车辆通行功效。经过时序逻辑电路和组合逻辑电路相结合,实现了用数字信号来自动控制十字
6、路口红、绿、黄交通灯状态转换。因为该交通灯控制器价格低廉、可靠性好且使用寿命较长,所以被广泛应用于中小型城市十字路口交通灯控制中。在该设计中,依据项目标要求,将整个系统划分为若干个功效模块,具体制订了各部分实现方案。并综合考虑了各方面原因,选择最适合器件。在较充足原理试验基础上,经过反复调试,最终达成了设计项目要求。关键词 交通灯,控制器,秒脉冲发生器,定时器,译码器目 录课程设计任务书II数字电子课程设计成绩评定表IV中 文 摘 要V1 设计任务描述11.1 设计题目:十字路口交通灯控制器11.2 设计要求11.2.1 设计目标11.2.2 基础要求12 设计思绪23 设计方框图34 各部分
7、电路设计及参数计算54.1 秒脉冲信号发生器54.2定时器64.2.1 设计思绪64.2.2 关键元器件介绍64.2.3电路组成74.3控制器74.3.1设计思绪74.3.2关键元器件介绍94.3.3电路组成104.4 译码器105 工作过程分析126 元器件清单137 关键元器件介绍147.1 555147.2 74163147.3 7416017小 结20致 谢21参考文件22附 录23A1 逻辑电路图231 设计任务描述1.1 设计题目:十字路口交通灯控制器1.2 设计要求 每个选题最多只许可8人进行设计,每题n个设计必需确保不雷同包含设计和汇报;不然,轻微雷同影响成绩,严重不及格。尽可
8、能能够进行仿真验证运行,仿真工具可自选MultiSim/ModelSim/QuartusII/ISE/Protous中之一。1.2.1 设计目标 (1) 掌握十字路口交通灯控制器组成、原理和设计方法;(2) 熟悉集成电路使用方法1.2.2 基础要求 (1)设计一个含有三种信号灯(红、黄、绿)十字路口交通灯控制器,红灯亮严禁通行,绿灯亮许可通行,黄灯亮则给行驶中车辆留出时间停在禁行线外;(2)主、支干道交替许可通行,主干道每次放行40秒,黄灯亮5秒;支干道放行20秒,黄灯亮5秒;(3)各计时电路显示。2 设计思绪现在,能够这么说在世界各个地方马路上全部能够看见红绿灯,正是有了这个高科技产品,降低
9、了很多人力在指挥交通上,同时也避免了很多本能够避免交通事故。现在她已经成为疏导交通车辆最长见和最有效手段。但这一技术早在19世纪就已经问世了,而且伴随时代发展,社会进步,信号灯技术也得到了发展。1858年,在英国伦敦关键街头安装了以燃煤气为光源红、蓝两色机械扳手式信号灯,用以指挥马车通行,这是世界上最早交通信号灯。1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区议会大厦前广场上,安装了世界上最早煤气红绿灯。19,电器开启红绿灯出现在美国,她被安装在纽约市5号大街一座高塔上。19,又出现了带控制红绿灯和红外线红绿灯。现在正在应用红绿灯关键有三种类型,定周期信号机,多时段且含有没有电缆协调功效微
10、电脑型信号机和联网式自适应多相位智能式信号机。其中定周期信号机这一类型以其设计简单,成本低,安装及维护方便等特点得到了广泛应用。此次课程设计中我所设计十字路口交通灯控制器就属于这一类型。在此次课程设计中针对“十字路口交通灯控制器”这一课题,我采取了555脉冲发生器产生1KHz方波,并经过三个74160分频器进行分频,产生大小为1KHz方波,即1秒脉冲信号供电路使用。我选择74163对信号进行计数,经过非门和6线和门产生T30秒,Ts20秒,Ty5秒计数范围为74153数据选择器提供信号,同时返回St是计数器清零重新计数。数据选择器输出信号经过D触发器向译码器传输,然后经过非门和或门产生四种分配
11、状态,即主绿支红,主黄支红,主红支绿,主红支黄循环,达成十字路口交通灯作用,满足课程设计要求。3 设计方框图主干道信号灯触发器译码器支干道信号灯定时器秒脉冲发生器主控器计数显示器译码器由对十字路口交通灯控制器分析能够画出十字路口交通灯控制器原理方框图,如上图所表示。她是由控制器、定时器、译码器状态0支干道绿灯亮状态1支干道黄灯亮状态2主干道绿灯亮状态3主干道黄灯亮信号灯状态和车道运行状态以下:S0:主干道车道绿灯亮,车道通行;支干道车道红灯亮,车道严禁通行。S1:主干道车道黄灯亮,车道缓行;支干道车道红灯亮,车道严禁通行。S2:主干道车道红灯亮,车道严禁通行;支干道车道绿灯亮,车道通行。S3:
12、主干道车道红灯亮,车道严禁通行;支干道车道黄灯亮,车道缓行。4 各部分电路设计及参数计算4.1 秒脉冲信号发生器本电路中振荡器是由555定时器和R和C组成多谐振荡器。因为555内部比较器灵敏度较高,而且采取差分电路形式,它振荡频率受电源电压和温度改变影响很小。工作原理:经过调整电阻R阻值和电容C容值来调整振荡器产生频率,此次设计中振荡器振荡频率为1Hz,即所需要秒脉冲信号。秒信号产生电路参数计算参数标注图4.1所表示,555振荡器电路振荡周期可由下式估算: T=t1+t2=1 s t1=0.7(R1+R2 +R2)C1 t2=0.7R2C1若选定脉冲占空比为0.6,可得 =0.6 t1=0.6
13、1s=0.6s t2=T-t1=1-0.6=0.4s 取电容C=470F,则R2=1k则R1=1 k.4.2定时器4.2.1 设计思绪定时器由计数器组成,且该计数器和系统秒脉冲同时。首先,计数器在状态转换信号St作用下清零。然后,当初钟脉冲上升沿到来时候,计数器从零开始计数。接着计数器分别向控制器提供模5定时信号TY和模30、20定时信号Tl Ts。所以选择含有同时清零、同时计数计数器会比较简单,在这次设计中选择了74163。4.2.2 关键元器件介绍 74163 为中规模集成计数器芯片,是4位二进制同时计数器,它含有同时清零、同时置数功效。它管脚排列及功效表以下表3.1 74163功效表输入
14、 输出 CP CLR CLOD P T A B C D QA QB QC QD 0 * * * * * * * 0 0 0 0 1 O * * A B C D A B C D * 1 1 0 * * * * * 保 持 * 1 1 * 0 * * * * 保 持 1 1 1 1 * * * * 计 数 由功效表可见,当清零端 CLR=1 ,置入 CLOD,计数许可端 P=T=1 时工作在计数状态,管脚 15 输入进位脉冲。 该芯片也能够实现可编程计数器,即它每一个输出可被预置为任一电平,当置入端 CLOD=0 时,在下一个时钟脉冲到来后,输出端数据便和输入数据一致。这种计数器清零是同时清零,即
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