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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 十字路口交通管理控制器设计 初始条件：multisim11.0 数字电路基础 个人计算机1 设计任务说明及其要求任务说明：在主、支道路的十字路口分别设置三色灯控制器，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮要求压线车辆快速穿越。根据车流状况不同，可调整三色灯点亮或关闭时间。图（1） 交通管理控制器框图设计要求：基本部分可用 LED 模拟交通灯；主道路绿、黄、红灯亮的时间分别为 60 秒、5 秒、25 秒；次道路绿、黄、红灯亮的时间分别为 20 秒、5 秒、65 秒；主、次道路时间指示采用倒计时制，用 2 位数码管显示。时序关
2、系应该符合如下要求：时钟电路主道计数器次道计数器译码显示器译码显示器组合电路组合电路秒脉冲电路主绿 主黄 主红 次绿 次黄 次红计 数 器组 合 逻 辑 电 路武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书II图（2 ）交通灯时序图（2）扩展部分主、次道路绿、黄、红灯亮的时间可以预置；主、次道路绿、黄、红灯亮的时间可以分别调整。时间安排：第 17 周（7、8 节）：理论讲解第 1819 周：理论设计及实验室安装调试；地点：鉴主 15 通信工程实验室（1） ，鉴主 13 通信工程专业实验室；第 20 周：撰写设计报告及答辩；地点：鉴主 17 楼研究室。指导教师签名： 2010 年 7 月 6 日系主任（
3、或责任教师）签名： 年 月 日主道路绿灯：次道路绿灯：主道路黄灯：主道路红灯：次道路黄灯：次道路红灯：5 秒5 秒60 秒25 秒20 秒65 秒循环周期武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书III目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 总体方案设计 .11.1 方案一 .11.2 方案二 .21.3 方案的最终选择 .22 单元电路的设计和元器件的选择 .32.1 控制器电路 .32.2 秒脉冲信号发生电路 .42.3 时间设置电路 .52.4 计数电路原理 .52.5 显示输出电路 .62.6 红黄绿灯控制电路 .72.7 总电路原理图 .83 电路的性能测试与仿真 .103.1 软
4、件介绍 .103.2 功能的调试 .113.2.1 时间显示的调试 .113.2.2 时间预置的调试 .123.2.3 扩展功能的调试 .143.3 总体电路的调试 .154 小结与体会 .185 参考文献 .19武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书IV摘 要十字路口交通灯广泛应用于城市十字路口交通通行控制，确保个方向交通流量的均衡。本文采用 74LS192 计数器，74LS363 八端口向三态门芯片与若干集成门电路构成十字路口交通灯控制器主体电路。电路通过两片 74LS192 计数器级联构成一路口倒计时电路，通过计数器与门电路构成译码器识别计数器输出并译码驱动两路十字路口交通灯（红，黄，绿
5、）显示主从路口允许通行情况，同时驱动三片 74LS363 八端口向三态门芯片输入计数器预置数达到红、黄、绿灯时间控制。译码器将计数器输出译码显示于七段数码管，明确提示路人和车辆等待交通运转时间。电路达到稳定控制，时间可控功能，利于交通流量实时控制与调度。 关键词：交通灯 数字电路 时间可控武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书VAbstractIntersection traffic lights are widely used in urban intersection crossings control the direction of traffic flow to ensure a b
6、alance. In this paper, 74LS192 counter, 74LS363 8-port gate to the tri-state gate circuit chip with a number of integration constitute the main intersection traffic light controller circuit. Circuit by two 74LS192 counter cascade form a junction countdown circuit, constituted by the counter and gate
7、 counter output decoder and decoding driver identified two-way intersection traffic light (red, yellow, green) shows the main road junctions to allow passage from the situation , while driving three 74LS363 octal tri-state gate to enter the counter preset number of chips to red, yellow, green time c
8、ontrol. Decoder will decode the counter output shown in the seven-segment digital tube, clear prompts pedestrians and vehicles waiting for traffic running time. Circuit to achieve stability control, time control function, which will help traffic flow real-time control and scheduling. Keywords: traff
9、ic light controlled digital circuit time 武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书1十字路口交通控制管理器设计1 总体方案设计1.1 方案一图（3） 方案一原理框图此方案逻辑清晰，通过计数器和组合逻辑电路来控制主次红黄绿灯的亮与灭，在交通灯亮灭的同时，再通过组合电路来控制主次道的计数，比如计数器通过组合逻辑电路使红灯亮，同时通过组合电路使主道开始计数。此电路的缺点：由于主次道红黄绿灯的时序要求不同，通过计数器和组合逻辑电路来控制主次道红绿灯的亮灭会是组合逻辑电路变得很复杂，主次道实现定时倒计数比较困难，而且为接近实际情况应该设置置数控制来对等亮灭的时间进行
10、调整等，对图 1 的原理框图来说，每一次调整都需要重新改编组合逻辑电路，这个过程相当繁杂武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书21.2 方案二图（4 ）交通管理控制器原理图该方案思路清晰明了，本方案中秒脉冲信号同时接入主次计数电路可以保证主次电路时序的同时性。通过开关控制主次控制电路的初始状态，控制电路通过不同的状态来控制倒计数电路的置数，然后倒计数电路反馈信号改变控制电路的状态，进而改变倒计数电路的置数，如此循环。主次预置电路可以随时更改红黄绿的亮灭的时间，也可以控 制灯红黄绿灯哪个先亮，实现了电路的可控制性，更接近实际情况。1.3 方案的最终选择根据设计要求，主道路绿、红、黄灯亮的时间分别
11、为 60s、25s、5s，次道路绿、红、黄灯亮的时间为 20s、65s、5s。相对来讲，第二个放案原理更清晰，可操作性更强，也更符合实际情况，故选择第二个方案。武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书32 单元电路的设计和元器件的选择2.1 控制器电路本文实现单路口交通灯三种情况运行，总体统筹主、次路段交通灯运行情况。表 1Q1n Q0n Q1n+1 Q0n+10 0 0 10 1 1 01 0 0 0则有用两个 JK 触发器来实现计数器反馈信号Q1Q0图（5） JK 触发器构成的控制器武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书42.2 秒脉冲信号发生电路产生秒信号的电路有多种形式，图是利用 555 定时器组成的秒信号发生器。因为该电路输出脉冲周期为：T（R1+R2）Cln2,若 T=1s,令 C=10F，R1=43K，R2=50K，经过计算的 T=1s，则 f=1/T=1Hz。从而使传输脉冲周期为 1s。 图（6）
