交通控制器的设计及仿真.doc

电子技术课程设计报告 ---交通控制器的设计及仿真 交通控制器 内容摘要： 本课题要求设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。该交叉路口的平面位置示意图如下图所示。A、B是两个栏杆，P1、P2处设置两个压敏传感器，用于检测是否有火车通过路口。（P1、P2点相距较远，一列火车不会同时压在两个压敏元件上）。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。 设计要求： 1．? 当火车由东向西或由西向东通过P1P2段，且当火车的任何部分位于P1P2之间时，栏杆A、B应同时放下，否则A、B同时抬起。 2．? 路口设置红、绿两色交通灯指示灯。在栏杆A、B放下时，路口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭；当栏杆A、B抬起时，路口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭。 3．? 在栏杆A、B刚抬起或刚放下时，鸣响警铃，要求铃声持续15秒;同时用数码显示器显示倒计时时间。 分析： 栏杆A、B的抬起、放下及交通灯的控制由时序控制电路实现。 1．输入信号X1、X2由压敏元件发出：当火车压到压敏元件时，X1（或X2）=1，否则X1（或X2）= 0。 2．输出信号Z控制栏杆A、B及交通等的动作：Z =1时，A、B抬起，红灯亮，绿灯灭；Z =0时，A、B放下，红灯灭，绿灯亮。 3．CP：控制电路的时钟信号，由555定时器产生，5V，1000Hz。 电路工作原理： ?电路组成如图一所示，由脉冲信号发生器，时序控制电路，15秒倒计时显示电路和15秒蜂鸣器报警电路组成。? 1.?脉冲信号发生器： 由555构成多谐振荡器产生1Hz和1KHz的脉冲。改变电容C1的值或者电阻R1R2的值即可实现。计算公式: 频率 f=1.43/[(R1+2R2)C] 2.? 时序控制电路： 由多个与门或门和非门， 3. 15秒倒计时显示电路： 由两个74192及两个七段显示器构成， CP接由555产生的1Hz脉冲 。第一个192A接高，BCD接地，达到0001的预置。第二个192AC接高，BD接低，达到0101的预置。由此8421码转換为十进制码即实现15的预置。down端接555输出的脉冲，从而实现倒计时。 4. 15秒蜂鸣器报警电路： 由一个555构成，555的输入端压敏开关接或门控制，当开关P1或P2有一个产生高电平时，触发555构成的不可重复单稳态触发器产生一个15秒的高电平，蜂鸣器响15秒，同时触发计时器192倒计数15秒，脉冲停止，倒计时停止，同时蜂鸣器也停止报警。 脉冲宽度计算公式： t =1.1RC 系统方框图? 芯片简介 双Ｄ触发器74LS74： 在CP上升沿时,Q等于D,在CP高电平、底电平和下降沿时，Q保持不变。 74LS74功能表 十进制可逆计数器74LS192： 74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能, 74192管脚图 74192功能表 3.555定时器: 它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器和压控振荡器等多种应用电路。 555管脚图 555功能表 4.LED显示器： LED显示器由8个发光二极管构成，通过不同的组合，可以用来显示0-9、A-F以及小数点等字符。有共阴和共阳两种。 5.74LS74译码器 用于将BCD码转化成数码块中的数字，然后我们就能看到从0-9的数字。 7474管脚图 7474功能表 完整电路图 相关波形 555作多谐振荡电路产生的脉冲波形图： 1KHz脉冲波 1Hz脉冲波 2：时序控制电路 3：555作单稳态触发器产生的脉冲波形 Protel绘制的电路原理图 制作的PCB 元器件清单 元件名称 型号 数量 计数器 74LS192 两个 译码器 7447 两个 蜂鸣器 BUZZER 一个 单输入非门 74LS04N 一个 两输入或门 74LS32N 八个 两输入与门 74LS08J 五个 555计数器 LM555CN 两个 电 容 10pF，10uF 各两个 电 容 10nF 一个 电 阻 43kOhm，51kOhm，10hm 各两个 集成单稳触发器 MONOSTABLE