铁路和公路交叉路口的交通控制器设计

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1、铁路和公路交叉路口的交通控制器课程设计 长 沙 学 院数电课程设计说明书题目八路集成电路智力竞赛抢答器系(部)电子与通信工程系专业(班级)电子信息工程姓名学号指导教师起止日期2012.6.4-2012.6.82010级电子信息工程专业课程设计任务书（课题一）系（部）： 电子与通信工程系 专业： 电子信息工程学生姓名同组者指导教师课题名称 铁路和公路交叉路口的交通控制器设计设计要求及设计参数1、 实现双向原则，即为火车双向行驶，汽车双向行驶；2、 满足火车优先原则，即火车来了就过火车，不管汽车是否来；3、 火车行驶中亮红灯，护栏放下；火车过后亮绿灯，护栏弹上；4、 应用压力传感器产生高低电平信号

2、，控制电路的红绿灯的亮灭以及护栏的开合。设计工作量一周：1、查找资料，根据要求的格式并结合所查资料写出理论设计方案的全过程，实验操作的步骤、数据以及结论。 2、学习使用MultiSim9软件，利用MultiSim9画出原理图并进行仿真。 3、学习使用Protel软件，利用Protel完成原理图绘制。进度安排起止日期工作内容备注星期一（6月4日）全体集合，指导教师开题，辅导报告、查阅资料 龙英星期三（6月5日）Multisim仿真 刘亮星期四（6月6日）Protel原理图、PCB制版刘亮星期五（6月8日）验收、答辩、撰写课程设计报告 刘亮主要参考资料1、 康华光。电子技术基础数字部分（第五版）2

3、、 杨欣、王玉凤、刘湘黔。电路设计与仿真基于Multisim9与protel993、 标准集成电路数据手册TTL电路指导教师签名 年 月 日系（部）主管领导意见年 月 日答辩评委老师年 月 日教研室意见年 月 日长沙学院课程设计鉴定表姓名学号专业电子信息工程班级设计题目铁路和公路交叉路口的交通控制器设计指导教师指导教师意见：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；目录摘要61.铁路和公路交叉路口的交通控制器电路设计61.1

4、设计与要求61.2 设计思路与原理71.2.1设计思路71.3 单位电路设计与参数计算71.4 Multisim仿真元器件的选用92 .铁路和公路交叉路口的交通控制器电路的设计与调试92.1 单元电路原理图与仿真9 2.1.1 道路灯光显示与护栏控制电路.92.1.2压力传感器信号传输与其控制电路102.1.3提供脉冲电路112.2 电路Multisim整体仿真结果与调试123.Protel原理图的绘制133.1、应用Protel软件对该电路进行制PCB板144 总结与体会14参考文献15铁路和公路交叉路口的交通控制器设计 摘要：本设计主要介绍用数电知识设计铁路和公路交叉路口的交通控制器。利用

5、Multisim10仿真软件，设计一个铁路和公路交叉口的交通控制器，该控制器是由多种逻辑集成器件构成的时序控制电路。它实现了对铁路和公路交叉口交通信号的控制，当有火车经过时，铁路栅门放下，红灯亮，绿灯灭；当火车离开时，铁路栅门收起，红灯灭，绿灯亮。在Multisim10下，我们能更方便的、快捷的设计电路，并利用虚拟仪器表做仿真观测和验证设计电路是否达到要求。数字电路结构简单，人员制造，便于集成化生产，成本低廉，实验方便，而且数字电路组成的数字系统，工作准确可靠。 关键字： 交通控制器、 1.铁路和公路交叉路口的交通控制器电路设计 1.1 设计与要求 1.熟悉7474N芯片各引脚的功能，并逐个说

6、明给出它们的主要技术参数，并简要说明其在电路中的基本作用；2.实现双向原则，即为火车双向行驶，汽车双向行驶；满足火车优先原则，即火车来了就过火车，不管汽车是否来；火车行驶中亮红灯，护栏放下；火车过后亮绿灯，护栏弹上；应用压力传感器产生高低电平信号，控制电路的红绿灯的亮灭以及护栏的开合。3.应用Protel和 Multisim软件进行实现与仿真，并用Protel画PCB。 1.2 设计思路与原理 1.2.1设计思路1、本设计的根本目的在于准确的将第一压力传感器的信号收集并将其锁存，然后在得到第二个压力传感器的信号之前不变，得到第二个信号时才会发生变化。实现这一功能可选择D触发器进行锁存并实现其功

7、能。2、设计一个电路实现当火车没有来时，电路铁轨上的信号灯为绿灯，护栏没有放下，火车来时，当收到第一个压力传感器传来的信号1时，灯变为红灯，护栏放下，火车通行，汽车停下不能通行，当第一个压力传感器传来信号0时，灯不变，护栏不动，当收到第二个压力传感器传来的信号1时，灯还是红灯，护栏不变，火车通行，汽车停下不能通行，当第二个压力传感器传来信号0时，灯变为绿灯，护栏弹上，火车已经通过，汽车可以进行通行；反过来，火车来时，当收到第二个压力传感器传来的信号1时，灯变为红灯，护栏放下，火车通行，汽车停下不能通行，当第二个压力传感器传来信号0时，灯不变，护栏不动，当收到第一个压力传感器传来的信号1时，灯还

8、是红灯，护栏不变，火车通行，汽车停下不能通行，当第一个压力传感器传来信号0时，灯变为绿灯，护栏弹上，火车已经通过，汽车可以进行通行。这样就实现了火车双向行驶，汽车双向行驶。 1.3 单位电路设计与参数计算 74LS00芯片是由四个与非门组成，A与B为输入端，Y为输出端，14脚接电源，7接地，这样就构成了一与非门。其真值表： 输入输出ABY001011110101 两个4输入与非门，内含两组4与非门 第一组：1,2,4,5输入6输出，第2组：9,10,12,13输入8输出，14接电源，7接地。 1.4 Multisim仿真元器件的选用序号编号名称数量174HC74D触发器2274LS00反相器5

9、374LS00两输入与非门4474LS20四输入与非门35Key开关26R1330欧17R2330欧18C10.1纳法297474ND触发器210X灯泡411LED发光二极管22 、铁路和公路交叉路口的交通控制器电路的设计与调试 2.1 单元电路原理图与仿真 2.1.1 道路灯光显示与护栏控制电路 该显示电路的功能是当输来的信号为1时亮红灯，护栏放下，火车先行，汽车等待；信号为0时亮绿灯，护栏弹上，汽车可以行驶了。2.1.2压力传感器信号传输与其控制电路该控制电路的功能是开关A合上输入1时，经过非门、与非门传递到D触发器，D触发器U3A进行锁存，四输入与非门输出为1，之后开关打下来输入0时，电

10、路没有发生变化，四输入与非门输出为1，当开关B合上时，触发器U3A发生变化，触发器U3B进行锁存，四输入与非门输出1，开关B打下来时，在四输入与非门的输入为四个1，输出为0。2.1.3提供脉冲电路 该电路通过两个7474N芯片的连接，该电路为整个电路提供频率输入，保证脉冲，所以整个电路才能正常运行。 2.2 电路Multisim整体仿真结果与调试 7474N产生的脉冲矩形波3.Protel原理图的绘制 3.1、应用Protel软件对该电路进行制PCB板首先，设计好的电路要在Multisim10.0里面仿真通过，然后在Protel里面将仿真通过的电路图画出来，定义好封装，再进行电气检查，通过后再

11、创建网络表，再在PCB制板中引入网络表制板，布线等。4 总结与体会 本课程设计的任务和目标是设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器设计，并在电脑上用Multisim 软件模拟实现和用Protel软件进行PCB设计，从而加深对知识的理解和综合利用，提升自己的实践能力，并掌握一些通用的电子设计和仿真软件。星期一时，老师告诉我们每个人做什么题目，然后我们自己去查找资料，一开始不知道该如何下手，经过对题目的分析，逐渐地知道了题目要求电路的原理，在书上找到需要芯片并且弄懂齐引脚功能，通过不停地实验和对电路调试，发现了许多的问题，通过不断的解决问题，我对电路有了很深的理解，在电路中加入了自己的一些想法。这

12、次实验是数电实验的一个综合性实验，通过这次实验，使我们将以前我们所学习到的芯片知识综合应用到这个实验上，从结构、功能、用法上都有了全面的认识，加强了我们的思考和动手能力。通过这次铁路和公路交叉路口的交通控制器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学到了很多东西。一周的课程设计，我知道做事情必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的安装调试的过程中，我们要小心各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上时间花费多一点，其中在连接电路是出现问题比较多，在74LS00芯片、74LS20芯片和74HC74D元件的连接的调试的时候出现了问题在老师的指导和讲解下我门有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次课程设计的过程中，我深刻的体会到在设计过程中，我们需要反复实践，其过程很可能会相当的烦琐，有时会出很多错，有时花很长时间分析错误原因，时间一可能会想放弃，此时我们需要静下心来，仔细的查找原因，分析原理。总之，这次实验过程中我受益匪浅，在我实现了课题所要求的结果，并且培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。参考文献