交通管理系统的设计

交通管理系统的设计

(一)系统需求

交通管理系统是一个城市交通管理系统的重要组成部分，其性能的好坏直接决定着城市的现代化水平，这里设计的电子电路系统模拟十字路口的交通灯管理，管理车辆通过十字路口。在十字路口的中央，各方向悬挂着红黄绿三色信号灯以及表示禁止或允许通行时间的数码显示牌，要求具有（红 黄 绿)信号灯的管理和时间管理，能实现手动/自动切换、显示时间和手动输入等功能。

（二）设计要求

（1）信号灯管理

1、 当东西方向绿灯亮或南北方向红灯亮时，表示允许东西方向车辆或左转弯通过十字路口；反之，当南北方向绿灯亮或东西方向红灯亮时，表示允许南北方向车辆或右转弯通过十字路口。

2、设有“自动/手动”开关对信号进行控制，当开关位置在“自动”时，东西或南北方向红绿灯信号每隔一定时间交替地显示，红绿信号灯显示时间相等，显示时间能在20—60s范围内按10s间隔由人工设定，在交替之前，从第5s开始黄灯闪烁至交替时结束；当开关位置在“手动”时，人工控制两个方向的红绿灯的交替显示，交替时不要求黄灯显示。

（2）时间管理

1、当“自动/手动”开关由“手动”转为“自动”时，时间牌应从设定值开始，按秒显示之后任意时刻至本次红绿灯信号交替时刻之间的时间。

2、当“自动/手动”开关处于“手动”状态时，或“紧急”开关或“灭灯”开关有效时，时间牌数码管应熄灭。

（3）给定条件

1、东、西、南、北4个方向的红、黄、绿信号灯分别用红、黄、绿发光二极管代替，即东西、南北方向各有一只红色和一只绿色发光二极管，4个方向共用一只黄色发光二极管。

2、用一个时间显示牌代表4个方向的时间显示牌，并用半导体数码管代替时间显示牌。

（三）设计方案

通过对系统的设计要求和功能分析，系统要控制红绿灯的交替、控制时间牌显示、控制黄灯闪动、有手动和自动控制。因此，该系统属于控制类电子电路系统。根据系统应实现的功能，可设计系统的控制方案组成框图。

指导老师：薛正升 - 1 - 2010-1-21

学校：中国地质大学（北京） 班级：042071 学号：04207104 姓名：付玉倩 成绩：

时间显示（数码管） 红黄绿 信号灯 数码管 驱动器 控制器 信号灯 控制器 时间初 值设定 脉冲产生 与分频 手动/自动 选择

如上图所示，系统的控制器是整个系统的关键部件，输入模块包括时间初值输入、脉冲的输入和手动/自动输入模块，输出模块包括时间显示和信号灯显示模块。系统一共由四个模块组成，分别为555产生时钟脉冲模块、输入设定值模块、计数译码模块、手动自动选择模块。

555产生时钟脉冲模块电路：通过设置电阻、电容，可产生2Hz时钟，选择电位器，通过调整电位器的值，可精确调整输出脉冲的频率。

输入设定值模块电路：此部分电路由设定开关、译码器74LS138和译码器74LS148组成，编码器的输出接计数器的高位片，因编码器的输出为反码，所以在编码器的计数器之间要接反相器（74LS04），采用一个单刀多掷开关（SI）实现初值设定。

指导老师：薛正升 - 2 - 2010-1-21

学校：中国地质大学（北京） 班级：042071 学号：04207104 姓名：付玉倩 成绩：

计数译码模块电路：本设计选用两片74LS192构成减计数控制器，用三个或门对高位计数器的计数结果进行逻辑或运算，输出接至译码器74LS138的G2A端，低位计数器QD接至译码器74LS138的G2B端，QA、QB、QC分别接至译码器的74LS138的A、B、C3个输入端，这种接法保证译码电路只识别05、04、03、02、01、00这六个代码。

指导老师：薛正升

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2010-1-21

学校：中国地质大学（北京） 班级：042071 学号：04207104 姓名：付玉倩 成绩：

手动/自动选择模块电路：开关J1为手动/自动选择，在手动的情况下，通过开关J2的切换可手动控制东西南北方向的红绿灯翻转；在自动的情况下，数据选择器的输出为自动输入信号。

将各个电路封装后，依次放入下面的电路中，加上一些输入开关、输入指示灯、数码管和其他的元器件，形成交通管理系统的总体设计如下：

将开关J2切换到上触点，输入高电平，系统为自动运行。观察时间

指导老师：薛正升

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2010-1-21

学校：中国地质大学（北京） 班级：042071 学号：04207104 姓名：付玉倩 成绩：

牌显示、红绿灯显示和黄灯显示。另外，通过切换初值设定开关S1，观察时间显示周期的变换。

将开关J2切换到下触点，输入低电平，系统为手动控制。这时切换开关J1,可控制上下两组红绿灯的切换，同时黄灯熄灭，时间牌显示为零。

小结：通过这一学期的电气工程仿真课程的学习，学会了multisim这个仿真软件的用法，了解到有时用虚拟的软件比实际的硬件连接方便的多 ，也重新温习了过去学过的模拟电子技术基础、数字电子技术基础和电工学，对本学科有了更深刻的认识。这个交通灯的设计，还是有一点成就感的，当然要感谢薛正升老师的指点和帮助。

指导老师：薛正升 - 5 - 2010-1-21