铁路和公路交叉路口的交通控制器
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长 沙 学 院
数电课程设计说明书
题目 铁路和公路交叉路口的交通控制器设计
系(部)
电子与通信工程系
专业(班级) 通信二班
姓名
周虹先
学号 2010043211
指导教师 刘亮
起止日期 2012年5月28号
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2010级通信工程专业课程设计任务书（课题五）
系（部）： 电子与通信工程系 专业： 通信工程
学生姓名 周虹先 同组者 张君军 指导教师 刘亮
课题名称 铁路和公路交叉路口的交通控制器设计
设计要求及设计参数
1、 实现双向原则，即为火车双向行驶，汽车双向行驶；
2、 满足火车优先原则，即火车来了就过火车，不管汽车是否来；
3、 火车行驶中亮红灯，护栏放下；火车过后亮绿灯，护栏弹上；
4、 应用压力传感器产生高低电平信号，控制电路的红绿灯的亮灭以及护栏的开合。
设计工作量 一周：1、查找资料，根据要求的格式并结合所查资料写出理论设计方案的全过程，实验操作的步骤、数据以及结论。
2、学习使用MultiSim9软件，利用MultiSim9画出原理图并进行仿真。
3、学习使用Protel软件，利用Protel完成原理图绘制。
进度安排 起止日期
工作内容
备注
5月28日—5月30日 理论设计：网络、图书馆查找资料
软件应用：学习MultiSim9软件的操作并完成系统原理图的绘制
5月30日—5月31日 软件应用：学习Protel99软件的操作并绘制原理图
6月1日 准备资料，完成课程设计答辩整理书面材料，完成课程设计说明书
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主要参考资料 1．康华光．电子技术基础数字部分（第五版）
2．康华光．电子技术基础模拟部分（第五版）
3．杨欣 王玉凤 刘湘黔．电路设计与仿真——基于Multisim9与protel 99
4．标准集成电路数据手册TTL电路（增补本）
指导教师签名
年 月 日
系（部）主管领导意见
年 月 日 答辩评委老师
年 月 日
教研室
意见
年 月 日
3
长沙学院课程设计鉴定表
姓名 周虹先 学号 2010043211 专业 通信工程 班级 10级
设计题目 铁路和公路交叉路口的交通控制器设计 指导教师 刘亮
指导教师意见：
评定等级： 教师签名： 日期：
答辩小组意见：
评定等级： 答辩小组长签名： 日期：
教研室意见：
教研室主任签名： 日期：
系（部）意见：
系主任签名： 日期：
说明 课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；
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目 录
摘要 ............................................................................ 5
1、 铁路和公路交叉路口的交通控制器电路的设计方案 ................................ 5
1.1设计任务与要求 .............................................................. 5
1.2设计思路与原理 .............................................................. 5
1.3Multisim仿真元器件的选用 .................................................... 6
1.4 系统设计相关元件介绍 ........................................................ 6
2、 铁路和公路交叉路口的交通控制器电路的设计与调试 ............................. 10
2.1 单元电路原理图与仿真 ....................................................... 11
2.2电路Multisim整体仿真结果与调试 ........................................... 12
3、 Protel电路原理图的绘制 .................................................... 13
4、总结与体会 .................................................................. 13
参考文献 ....................................................................... 14
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铁路和公路交叉路口的交通控制器设计
摘要 ：
介绍利用Multisim10仿真软件，设计一个铁路和公路交叉口的交通控制器，该控制器是由多种逻辑集成器件构成的典型时序控制电路。它实现了对铁路和公路交叉口交通信号的控制。当有火车经过时，铁路栅门放下，红灯亮，绿灯灭；当火车离开时，铁路栅门收起，绿灯亮，红灯灭。在Multisim10的平台支撑下，方便、快捷地设计电路，计算与调整参数，并用虚拟仪器仪表做仿真观测和验证设计电路是否达到要求。数字电路结构简单，容易制造，便于集成和系列化生产。成本低廉，使用方便，由数字电路组成的数字系统，工作准确可靠，精度高。数字电路不仅能完成数值运算，还可以进行逻辑运算和判断，在控制系统中这是不可缺少的。与传统的设计手段相比，体现了电子设计自动化省时、低耗、高效的优越性
铁道部门的统计资料显示，最近几年来，随着我国铁路的提速、机动车保有量的迅速增长，加之国民安全意识较差，铁路设备的更新换代没有跟上经济发展的步伐等一系列的原因，导致我国铁路平交道口交通事故一直保持在较高的水平。如2002年发生道口交通事故728件，已经是近20年来的最低水平。每年仅道口交通事故就造成2000万的直接经济损失。由于受客观条件的限制，还没有能力从高安全性的先进科技设备应用、科学管理的角度，彻底解决铁路平交道口的交通事故问题。下面就我国平交道口事故发生率高的原因作出分析，在对新技术应用、经济体制改革的可行性进行阐述后，提出相应的建议。
交叉口交通控制器设计的必要性
随着我国经济建设的不断发展，交通运输业已日愈繁荣，而路网的建设速度也是有限的，解决之道是提速，现在的火车已经提速到了250km/小时，使得500m远的火车能在7.2s钟内到达你身边。现有的道口情况是：人流和车流量多的铁路道口采用栏杆来切断火车通过交叉口时公路方向的流通，但是这种栏杆完全是由人工实现的，因此浪费了大量的人力；一些人流和车流量少的道口即无人看守也无栏杆，增加了道口的危道险性。现在，电子技术已经渗透到社会生活的各个方面，采用电子技术可以精确的检测火车的到来与离开，并对铁路交叉口的拦车杆实现自动控制，则不仅有效地提高道路运输力，促进交通运输业的发展，又确保了道口的安全通行。
关键词 ： 电子设计自动化；交通控制器；设计仿真；时序控制电路
1.铁路和公路交叉路口控制器电路的设计方案
1.1设计任务与要求
设计一个控制器安装与铁路公路交叉路口，要求当火车通过交叉口时红灯亮绿灯灭，而 没有火车通过时绿灯亮红灯灭。
2、 应用Protel99se和 Multisim9软件进行实现与仿真，并用Protel99se画PCB。
1.2 设计思路与原理
下错误！未找到引用源。是该铁路和公路交叉口的平面位置示意图。在P1和P2点设置了两个压敏传感器元件，用于检测是否有火车通过道口。P1和P2这两点距离较远，因此一列火车不会同时压在两个压敏传感器上，因此当P1和P2间的距离大于一节火车厢长度时在P1和P2间添加传感器以保证任意两个相邻传感器间距离刚好小于一节车厢长度，本次设计结合实际考虑假设公路为40m宽，即用四个传感器实现。A和B士两个栅门，当火车由东向西或者由西向东通过P1P2
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段，且当火车的任何部分位于P1P2之间时，栅门A和B应同时关闭，道口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭，公路禁止通行；否则栅门A和B同时打开，道口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭，公路允许通行。压敏元件的功能是，当它感受到火车的压力时，产生逻辑电平1，否则产生逻辑电平0。设位于P1和P2两点的压敏元件所输出的信号分别为x1和x2。栅门A和B的开闭如错误！未找到引用源。所示的电路控制。控制电路的输入是压敏元件所发出的信号x1 和x2，输出信号z用来控制栅门A和B，当Z=1时，栅门关闭；当Z=0时栅门打开。
图1.2
1.3.Multisim仿真元器件的选用
7404N芯片多块
7474N芯片多块
7400芯片多块
7410多块
7420多块
红灯绿灯各一个
压力传感开关多个
1.4系统设计相关元件介绍
1.4.1非门
非逻辑（7404N） 在决定事物结果的条件具备时结果不发生，条件不具备时结果发生的因果
