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西北工业大学 课程设计报告 火车交通灯控制器 学院:电子信息学院 班级学生（学号）:2009300143蔡伟 班级学生（学号）:2009300089曹扬 日期: 2012年01月09日 摘 要 系统由信号灯控制系统，报警器控制系统，CP脉冲产生系统和倒计时显示系统四个系统构成，基本实现了要求的火车进入路口，信号灯变红同时蜂鸣器报警，并倒计时15秒，火车离开路口，信号灯恢复绿色的功能。 关键词： 信号灯控制 报警器控制 定时器 目录 一、课程设计目的 1 二、设计任务与要求 1 三、方案设计与论证 2 四、单元电路设计与参数计算 6 五、电路的安装与调试 10 六、遇到问题的解决方法 11 七、结论与心得 14 八、参考文献 14 火车交通灯控制器 一、课程设计目的 1) 针对电路技术、信号与系统、数字电子技术等课程的要求，进行综合性训练，培养理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题。 2) 巩固和加深所学电路理论、信号与系统、数字电子技术课程的基本知识，提高综合运用所学知识的能力 3) 培养根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力，提高学生独立解决工程实际问题的能力基本知识。 4) 通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选绎及电路安装调试等环节．初步掌握简单实用电路的工程设计方法． 5) 提高动手能力．掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法。 6) 了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路固等． 二、设计任务与要求 设计一个铁路与公路交叉的路口（如下图所示）的交通控制器。实现当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通行，当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行的功能。即： 1.当火车自西向东进入路口时通过压敏传感器P1（或自东向西进入路口通过压敏传感器P2），路口的信号灯立刻由绿色变为红色，同时栏杆下落（用蜂鸣器报警代替）。 2.当火车自西向东离开路口时通过压敏传感器P2（或自东向西进入路口通过压敏传感器P1），路口的信号灯立刻由红色变为绿色，同时栏杆上升（用蜂鸣器报警代替）。 3.栏杆上升和下降耗时15秒，即火车通过两个传感器，蜂鸣器开始报警，持续15S后自动停止。 三、方案设计与论证 首先可以把电路分为四个模块： 1Hz脉冲信号产生电路:产生CP信号，用于电路控制和计时 信号灯控制电路：控制LED的状态变化，实现平时绿灯亮，车过红灯亮 15S倒计时电路：为蜂鸣器和栏杆（电路中省略）提供计时 倒计时显示电路：15S倒计时显示电路，方便观察 四个电路结合的工作原理如下图（省略脉冲产生电路和倒计时显示电路）： 1Hz脉冲产生电路：由于时间等客观原因，此部分做简便处理。由脉冲信号发生器发出1Hz方波。 信号灯控制电路：考虑需要实现的电路控制功能，则需产生如下波形，使用开关、74LS74双D触发器和部分门电路实现。 15S倒计时电路：由于需要15S的高电平脉冲输出驱动蜂鸣器报警，考虑使用555定时器的单稳态触发器的功能。调节R和C的值，使T=1.1RC≈15s 倒计时显示电路：由于有十位和个位两个数位的倒计时，考虑使用两个74LS192十进制可逆计数器的减计数功能实现。电路如图示，down端接555输出的脉冲，load端接来自蜂鸣器驱动电路的触发信号，从而实现倒计时。 方案一：参考课程设计课件的电路设计。左上由两个开关控制红绿信号灯的变化，左下的555定时器为多谐振荡器，产生1Hz的CP信号。右上电路是倒计时显示电路，两个七段显示器显示数字。右下电路是蜂鸣器报警电路，可以实现火车进出时15S的报警。 方案二（最终方案）： 这两个电路在Multisim软件仿真中均可正常实现所有功能。 然而在实践过程中，发现方案一无法实现，没有提供74LS121芯片，74LS123芯片无法使用，故最终选择了方案二。 四、单元电路设计与参数计算 方案一： 1Hz信号产生电路:R1=43kΩ R2=51kΩ C2=10uF 信号灯控制电路： 15S倒计时电路： R3=61kΩ C4=220uF 倒计时显示电路： 方案二（最终方案）： 1Hz脉冲信号产生电路: 使用数字信号发生器产生1Hz脉冲方波 信号灯控制电路： 逻辑示意图： 这里输出Z=Q1+Q2 D1=J1+Q1 （J1，J2为开关） D2=J2+Q2 置零信号 实际仿真电路： 15S倒计时电路：