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电力电子综合设计
收录时间:2022-11-25 21:36:06  浏览:0
学 号: 0121111360422 课程设计任务书题 目交通信号灯***设计学 院自动化专 业自动化班 级1104班姓 名吴昊指导教师林伟2015年6月12日课程设计任务书学生姓名: 吴昊 专业班级: 自动化1104 指导教师: 林伟 工作单位: 自动化学院 题 目/ 交通信号灯***设计 初始条件:1 运用所学的模拟电路和数字电路等知识;2 用到的元件:实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。要求完成的主要任务/1 假设一路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯,南北红灯,2 然后转状态1东西绿灯通车,南北红灯。3 过25s转状态2,东西绿灯灭,黄灯闪烁5次,南北仍红灯。4 再转状态3,南北绿灯通车,东西红灯亮。5 过20s转状态4,南北绿灯灭,闪5次黄灯,东西仍是红灯。6 最后循环至状态1,如此不断周期循环下去。7 严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。时间安排: 第1天 下达课程设计任务书,根据任务书查找资料;第23天 进行方案论证,软件模拟仿真并确定设计方案;第4天 提交电路图,组装电路并调试,检查错误并提出问题;第56天 结果分析整理,撰写课程设计报告,验收调试结果;第7天 补充完成课程设计报告和答辩。指导教师签名: 2015年 7月6日系主任(或责任教师)签名: 2015年 7月6日目录1引言12设计意义及要求23设计方案23/1 秒脉冲发生器33/2 状态控制电路33/3 计数电路43/4 译码及显示电路44实现方案54/1各芯片功能表64/1/1 芯片NE555功能64/1/2 芯片74LS161功能64/1/3 芯片74LS138功能74/2单元电路分析74/2/1计数部分74/2/2信号灯控制部分84/2/3秒脉冲发生器85心得体会9参考文献101引言汽车进入寻常老百姓的家庭,在加上政府大力发展公交车、出租车,使得道路上车辆也来也多,许多大城市如北京、上海、南京等均出现了道路交通超负荷运行的情况。因此,自80年代后期以来,许多城市纷纷扩建城市道路,在道路建设完成的初期,他们也曾有效地改善了交通随我国城市化建设的发展,人民的生活水平日渐提高,越来越多的状况。然而随着交通量的快速增长和缺乏对道路的系统研究和控制,扩建道路并没有充分发挥出预期的作用。而城市道路多十字路口、多交叉的特点,也决定了城市道路的交通状况必然说到这种路况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大***利用好耗费巨资修建的多车道城市道路,缓解城市的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门解决的主要问题。在种情况下,道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作用,并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。交通灯是城市交通的重要指挥系统,与人们的日常生活密切相关。随着我国社会经济的发展,城市化、城镇化进程的加快,道路交通堵塞问题日趋严重,如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题,显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。因此,一个好的交通灯控制系统,将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智能在控制技术方面的广泛运用,智能设备有了很大的发展,是现代科学发展的主流方向。结合我国城市道路交通的实际情况,开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务,以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间,提高了路口通行能力,以达到缓解交通拥挤的目的。2设计意义及要求 本次课程设计的目的主要是通过设计交通灯控制电路,了解数字电子技术,巩固和综合运用所学知识,提高分析、解决数字电子技术实际问题的能力,增长自己的知识。 如何采用合适的控制方法,最大限度地利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道与匝道、街区同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门解决的主要问题。为此,本次设计的是交通信号灯的设计、仿真和调试。就成乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试进行具体分析讨论。该信号灯需完成的是假设一路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯,南北红灯,然后转状态1东西绿灯通车,南北红灯。过25s转状态2,东西绿灯灭,黄灯闪烁5次,南北仍红灯。再转状态3,南北绿灯通车,东西红灯亮。过20s转状态4,南北绿灯灭,闪5次黄灯,东西仍是红灯。最后循环至状态1,如此不断周期循环下去。 3设计方案本方案主要由74LS192计数器、74LS194移位寄存器和秒脉冲发生器组成,秒脉冲发生器是该系统中定时器和***的标准时钟信号源。东西、南北两车道各使用两块74LS192计数芯片分别做为高位和地位控制显示电路,并实现两车道的0、25、45秒递增环计时。3/1 秒脉冲发生器秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成,如下图3/1所示。其中R1=103K、R2=20K/C1=10uF的电阻电容值决定了脉冲宽度。图3/1 秒脉冲发生器3/2 状态控制电路状态控制电路如图3/2所示。由移位寄存器74LS194构成,移位寄存器开始置数为0001,Q3输出端接SR来控制是否右移/且MR、S0接高电平,CLK脉冲输入端接两车道高位借位端的与结果PL,S1接双掷开关,高电平重置,低电平正常计数,该开关跟四个74LS192芯片的MR端相连来控制是否清零,寄存器通过右移实现四种状态的变换。图3/2 状态控制电路3/3 计数电路如图3/3所示。74LS192可实现递增、递减计数以及置数的功能。低位的借位端TCD与高位的减脉冲输入端DN相连,从而扩展为两位的计数,计数器的置数端均与PL端相连,高位的D0、D1接寄存器的Q0、Q2,低位的DN端接秒脉冲,低位的D1、D3接低电平,D0、D2接寄存器输出端Q0的非或者Q2的非,以实现相应状态的相应置数。而寄存器的四个输出端,经过相应的门电路变换后接入各信号灯以控制其亮灭。图3/3 计数电路3/4 译码及显示电路将74LS192输出端和七段数码管相接来控制数码管上显示的数字。如图3/4所示。图3/4 显示电路如图3/5所示为方案二的整体电路图。图3/5 整体电路图4实现方案该方案由74LS161作为计数器,74LS138作为***,控制电路的四种状态,由NE555组构成的秒脉冲发生器输出脉冲接74LS161的CLK,秒脉冲电路中C1=10uf控制频率输出,74LS138四输出,是八进制,这些输出分别控制灯的亮和灭。4/1各芯片功能表4/1/1 芯片NE555功能图4/1 NE555芯片管脚图555引脚图介绍如下:1 地 GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值) 7 放电8电源4/1/2 芯片74LS161功能图4/2 74LS161芯片管脚图管脚图介绍:时钟CP和四个数据输入端P0P3清零/MR使能CEP,CET置数PE数据输出端Q0Q进位输出TC/ (TC=Q0Q1Q2Q3CET)图4/3 芯片74LS161功能表4/1/3 芯片74LS138功能图4/4 74LS138芯片管脚图图4/5芯片74LS138功能表4/2单元电路分析4/2/1计数部分由74LS161组成,如下图4/6所示。ENP=ENT=LOAD=1,芯片正常工作且未预置,清零端MR与74LS138的Y4相连。 图4/6 计数部分4/2/2信号灯控制部分由3-8***74LS138构成,如下图15所示。E1=1,E2=E3=0保证了芯片的正常译码,Y0、Y1、Y2、Y3输出控制灯的亮与灭。图4/7 信号灯控制部分4/2/3秒脉冲发生器同上述方案。实现方案整体电路图如下图4/8所示。图4/8 实现方案整体电路图5心得体会 课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实际能力的重要环节,所以需要我们用心去学习,获取经验,加强自身的能力。设计电路图需要从不同的方面去思考,想出不同的方案来比较,实际操作连接电路时需要选取最简单易懂的那个电路去实践,所以就得对不同的方案精通原理,然后仔细分析。这次课程设计让我再次复习了数电,各种芯片的功能也有所了解,动手能力当然也提高了不少。参考文献1 康华光/电子技术基础-数字部分(第五版),高等教育出版,2006/12 郭少勇/实验电子技术/石油出版社3 王兰君/新编电工使用电路500例/河南科学技术出版社4 王源/使用电路基础/机械工业出版社5 钟谊/电子线路实战/科学出版社6 何绪芃,曾发柞/脉冲与数字电路 /成都:电子科技大学出版社,2001/17 祁存荣,陈伟/电子技术基础实验(数字部分) 武汉理工大学教材中心8 邓勇/数字电路设计完全手册/北京: 国防工业出版社。9 梁宗善/新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计,华中理工大学出版社,2007/1210 王兆安,黄俊/电力电子技术/北京/机械工业出版社/200011 苏玉刚,陈渝光/电力电子技术/重庆/重庆大学出版社/2003/412 张葛祥/MATLAB仿真技术与应用/北京/清华大学大学出版社/200313 高吉祥/ 电子技术基础实验与课程设计/ 电子工业出版社,200214 王兴亮主
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