电子技术课程设计任务书模板.docx
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电子技术课程设计任务书模板
陕西科技大学
电子技术课程设计任务书
电信学院光信息与科学技术专业光信092班级学生：
张杰钧
题目：
智能交通灯控制器的设计（A）
课程设计从2011年9月28日起到2011年11月12日
1、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求）
设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯。
红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外）。
具体要求如下：
（１）用红、绿、黄发光二极管作信号指示灯。
（2）让主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。
可用逻辑开关作主支干道检测车辆是否到来的的信号。
（3）主支干道交替允许通行。
主干道每次放行45秒，支干道每次放行25秒。
（4）在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮5秒钟的黄灯作为过渡。
（5）设置45秒、25秒计时、5秒计时显示电路。
参考元器件：
74HC160/161，74HC74，74HC00，74HC153，74HC138，74HC04，CD4060等。
2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：
2.1论证硬件设计的总体思路
2.1.1系统概述
系统由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码显示器、信号灯显示器五大部分组成。
其中秒脉冲信号发生器用于给各个组成部分提供脉冲信号，通过定时器向控制器发出三种定时信号，使相应的发光二极管发光。
译码显示器在控制器的控制下，改变交通灯信号，分别产生三种倒计时时间显示，控制器根据定时器的信号，进行状态间的转换，使显示器的显示发生相应转变。
2.1.2交通灯逻辑分析：
图1表示位于主干道和支干道的十字路口交通灯系统，每条道路设一组信号灯，每组信号灯由红、黄、绿3个灯组成，绿灯表示允许车辆通行，红灯表示禁止通行，黄灯为过渡灯，表示该车道上已过停车线的车辆继续通行，未过停车线的车辆禁止通行。
2.1.3总体设计方案：
图1为交通灯的一个整体设计框图。
系统主要由秒脉冲信号发生器、定时器、控制器、译码器、信号灯显示器组成。
其中控制器是核心部分，由它控制定时器和译码器的工作，秒脉冲信号发生器产生定时器和控制器所需的标准时钟信号，译码器输出两路信号灯的控制信号。
图中TL、TS、TY为定时器的输出信号，ST为控制器的输出信号。
MG、MY、MR分别表示主干道绿、 黄、红三色灯，NG、NY、NR分别表示支干道绿、黄、红三色灯。
当某车道绿灯亮时，允许车辆通行，同时定时器开始计时，当达到指定时间时，TL输出为１，否则TL输出为０；
当某车道黄灯亮后，定时器开始计时，当计时到５秒时，TY输出为１，否则TY＝０；
当某车道红灯亮时，定时器开始计时，当计时到指定时间时，TS输出为１，否则TS＝０。
图1交通灯系统框图
因此，用定时器分别产生三个时间间隔后，向控制器发出“时间已到”的信号，控制器根据定时器的信号，决定是否进行状态转换。
如果肯定，则控制器发出状态转换信号ST，定时器开始清零，准备重新计时。
交通灯控制器的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别用S0、S1、S2、S3表示。
S0状态：
主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时主干道允许车辆通行，主干道禁止车辆通行。
当主干道绿灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
S1状态：
主干道黄灯亮，主干道红灯亮，此时主干道允许超过停车线的车辆继续通行，而未超过停车线的车辆禁止通行，支干道禁止车辆通行。
当主干道黄灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
S2状态：
主干道红灯亮，支干道绿灯亮。
此时主干道禁止车辆通行，支干道允许车辆通行，当支干道绿灯亮够规定时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态。
S3状态：
支干道红灯亮，支干道黄灯亮。
此时主干道禁止车辆通行，支干道允许超过停车线的车辆通行，而未超过停车线的车辆禁止通行。
当支干道红灯亮够规定的时间后，控制器发出状态转换信号，系统进入下一个状态------S0状态。
S0、S1、S2、S3状态分别分配状态编码为00、01、11、10，由此得到控制器的状态，如表1，表2所示。
表1.状态转换表
状态
主干道
支干道
时间（s）
S0
绿灯亮，允许通行
红灯亮，禁止通行
45
S1
黄灯亮，停车
红灯亮，禁止通行
5
S2
红灯亮，禁止通行
绿灯亮，允许通行
25
S3
红灯亮，禁止通行
黄灯亮，，停车
5
图2画出了控制器的状态转换图，其中TL、 TS、TY为控制器的输入信号，ST为控制器的输出信号。
2.2对系统的每部分应做详细的说明
3.1555单稳态触发电路
图3-1NE555多谐振荡电路
如图所示，由555定时器和外接元件R1，R2，C构成多谐振荡器。
电容C在（1/3）Ucc和（2/3）Ucc之间充电和放电，波形如下图：
输出信号的时间参数是：
T=Tw1+Tw2，
Tw1=（R1+R2）Cln2,
Tw2=R2Cln2
振荡频率：
f=1/T
占空比：
q=Tw1/（Tw1Tw2）=（R1+R2/R1+2*R2）
本次使用的是1HZ的秒脉冲，故选取R1=72KΩ，
R2=36KΩ，选取电容分别为10μF电解电容和10nF陶瓷电容。
周期：
T=[1000*（72+2*36）*10*0.7]/1000000≈1s
3.274LS160/74LS161简要说明
74LS160同步十进制计数器（直接清零）、74LS161同步四位二进制计数器（直接清零）
图3-2-174LS160/74LS161各引脚
图3-2-274LS160/74LS161功能图
3.374LS08、74LS21、74LS04简要说明
74LS08双输入四与门，管脚图如附图：
真值表：
74LS04六反相器，管脚图如附图
真值表：
3.4CD4511简要说明
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
CD4511引脚图
其功能介绍如下：
BI：
4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的工作真值表如下表
CD4511的真值表
4原理总图
图2-2智能交通灯工作原理图
5元器件清单
所需器材
器件名称（N为民用）
备注
数量
数码管
七段共阴极数码管
2
74LS160N
同步十进制可逆计数器
2
CD4511
译码器
2
74LS20N
双四输入与非门
2
74LS161N
可预置的四位二进制同步计数器
1
74LS153N
双四选一数据选择器
1
74LS04N
非门
1
74LS08N
双输入与门
1
NE555
八脚时基集成电路
1
电阻
72KΩ
1
36KΩ
1
300Ω
3
电容
103（10nF陶瓷电容）
1
10μF（电解电容）
1
开关
单刀双掷
2
LED发光二级管
黄、绿、红
3
其他
铜柱，导线
若干
表格5-1元器件清单
2.3打印设计原理图做出设计实物
2.4设计总结
2.5提供课程设计实物
3、课程设计工作进度计划：
时间
设计任务及要求
15/12-21/12
总体设计
22/12-28/12
硬件设计、实物焊接
29/12-04/01
编写课程设计报告、答辩并完稿
指导教师：
日期：
教研室主任：
日期：
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