数字电子技术实验-交通信号灯控制器的设计实现.docx

课程设计（综合实验）报告（2010——2011年度第一学期）名称：_____电子技术综合实验_____题目：_____交通信号灯控制器______院系：____电气与电子工程学院____日期： 2011年1月11日《电子技术》综合实验任务书目的与要求1.目的1.1课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2.5学会撰写课程设计总结报告。2.6通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。2.7在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。实验四交通信号灯控制器一、综合实验的目的和要求1实验目的在经济飞速发展的今天，城乡交通自动指挥越来越显得重要，为了确保行人和各种车辆运行安全，保证正常的交通秩序，应对十字路口的红绿灯进行自动控制。实现红绿灯的自动指挥是城市管理自动化的重要课题。本人针对目前国内流行的十字路口红绿灯控制系统进行了设计，实现了交通信号灯的自动化管理。2设计任务与要求交通信号灯示意图如图4-1所示。在一个主，支干道均有传感器的十字路口，设计一个交通灯自动控制装置。红灯（R）亮表示该条道路禁止通行，黄灯（Y）亮作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，绿灯（G）表示该条道路允许通行。具体要求如下：主，支道均无车，主道绿灯，支道红灯。主，支道一方有车，一方无车，有车方通行。主，支干道均有车时，两者交替通行，并要求主干道每次最多放行30S，支干道每次最多放行20s；采用传感器分别监测主，支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。每次绿灯变红灯时，要求黄灯先亮5s，此时原红灯不变。设计5，10,30s计时的译码显示电路，每秒改变一次显示数字，可以采用正计时，也可倒计时。图4-1 交通信号灯示意图当任意一条路上出现特殊情况，如消防车，救护车或其他需要优先放行的车辆时，各方向上均为红灯，计时停止。当特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续正常运行。用逻辑开关模拟有无特殊情况。二、实验正文1、交通信号灯控制基本原理1.1交通信号灯控制原理设计自动控制设计框图如图4-2所示。采用传感器分别检测主,支干道是否有车，有车时向主控制器发出信号，实验中用逻辑开关代替。时钟信号发生器产生稳定的“秒”脉冲(f=1Hz)信号，在用multism仿真中，经实验用f=200Hz的阶梯脉冲电源代替，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。计时器按设计要求记录“秒”脉冲个数完成计时任务，并向主控制器发出相应的定时信号以控制各干道通车时间和黄灯亮时间。图4-2 交通灯自动控制系统原理框图主控制器根据传感器和定时器送来的信号，保持或改变电路的状态，以实现各干道车辆运行状态的控制。按照主控制器所处的状态进行译码，再驱动相应的信号灯，指挥各干道的行人和车辆。1.2交通信号灯控制的状态设计在不考虑特殊情况时，交通灯有四个状态，在两边都有车的情况下是一个四进制循环，交通灯控制的状态转换图如图4-3所示：图4-3 交通灯控制的状态转换图由交通灯控制的状态转换图可定义各状态如下表：设主干道用A表示，支干道用B表示，道路的特殊情况用X表示：状态序号主干道（A）支干道(B)时间（T）单位：s Q1 Q0(S0) 0 0绿灯亮红灯亮30(S1) 0 1黄灯亮红灯亮5(S2) 1 0红灯亮绿灯亮20(S3) 1 1红灯亮黄灯亮5图4-4 状态定义表2、交通信号灯控制器电路的设计过程2.1交通信号灯控制器电路中的芯片作用本次设计共用3个74LS160芯片：74LS160芯片是十进制加法计数器，具有异步清零和同步置数功能，本次设计中全部采用的是其异步清零功能。一个