基于.Multisim的交通信號燈

...wd......wd......wd...電子技術(shù)課程設(shè)計報告題目：基于Multisim的交通信號燈學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：年級：專業(yè)：班級：指導(dǎo)教師：機(jī)械與電氣工程學(xué)院制2016年11月交通信號燈設(shè)計機(jī)械與電氣工程學(xué)院自動化專業(yè)1設(shè)計的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計的任務(wù)1、進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路中計數(shù)器，譯碼器，555定時器等中規(guī)模邏輯器件的綜合使用。2、探究，學(xué)習(xí)可編程交通信號燈的工作原理。3、了解使用數(shù)字電子電路知識來解決電子線路的實際問題的能力。以便更好掌握所學(xué)的知識，培養(yǎng)一定的動手能力。1.2課程設(shè)計的要求1、要求使用555定時器、計數(shù)器。2、要求東西亮燈一致，南北亮燈一致。3、東西亮綠燈和黃燈時，南北亮紅燈；南北亮綠燈和黃燈時，東西亮紅燈，黃燈亮?xí)r每秒種閃亮一次，紅燈亮35s，綠燈亮32s，黃燈3s。4、東西、南北方向除了有紅〔R〕、黃〔Y〕、綠〔G〕燈指示外，每一種燈亮的時間都用顯示器進(jìn)展顯示〔采用倒計時的方法〕；2交通信號燈設(shè)計方案制定2.1交通信號燈設(shè)計的原理電路大體上可分為三個局部，即：主控制電路局部、計數(shù)器局部、紅綠燈控制局部。紅綠燈控制局部的門電路較多，需要占用較大的空間；主控制電路局局部布在系統(tǒng)的各個局部，可以說是系統(tǒng)的靈魂，它對整個系統(tǒng)進(jìn)展著控制。計數(shù)器局部比較簡單，主要是進(jìn)展計數(shù)并且產(chǎn)生進(jìn)位信號。東西方向信號燈南北方向信號燈譯碼·顯示2東西方向信號燈南北方向信號燈譯碼·顯示減法計數(shù)器交通信號燈狀態(tài)控制減法計數(shù)器交通信號燈狀態(tài)控制預(yù)置數(shù)控制主控制電路預(yù)置數(shù)控制主控制電路秒脈沖秒脈沖圖1交通信號燈控制系統(tǒng)原理框圖交通燈原理控制如上圖所示，它主要由秒脈沖發(fā)生器、定時器、譯碼器、控制器等局部組成。利用555定時器產(chǎn)生秒脈沖送至74LS192減法計數(shù)器，控制74LS192做減法計算。狀態(tài)控制電路74LS162進(jìn)展交通信號燈之間的轉(zhuǎn)換。74LS138輸入端接74LS162輸出端，再對74LS192進(jìn)展預(yù)置數(shù)。3交通信號燈設(shè)計方案實施3.1交通信號燈單元模塊功能及電路設(shè)計3.1.11s脈沖發(fā)生器以的脈信號。圖2脈沖發(fā)生器3.1.2狀態(tài)控制單元主控電路屬于時序邏輯電路，狀態(tài)控制器是系統(tǒng)的核心局部，通過74LS162控制主支干道紅綠黃燈亮滅的四中種裝態(tài)S0〔南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮〕，S1(南北方向黃燈亮，東西方向紅燈亮)，S2〔南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮〕，S3〔南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮〕。令燈亮為“1〞、燈滅為“0〞,南北干道紅綠黃等分別為R1、G1、Y1,東西干道紅綠黃等分別為R2、G2、Y2，東西、南北方向交通信號燈的工作是同時進(jìn)展的。前25秒南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮，之后5秒南北方向黃燈亮.東西方向紅燈亮，之后25秒南北方向紅燈亮東西方向綠燈亮，接著5秒南北方向紅燈亮.東西方向黃燈亮，一次循環(huán)為60秒。S0狀態(tài)流程圖如下：S0S3S1S3S1S2S2圖3狀態(tài)流程轉(zhuǎn)換圖表1信號燈電路真值表輸入輸出QBQAR1G1Y1R2G2Y2狀態(tài)00010100S001001100S110100010S211100001S374LS162輸出為0011時置數(shù)，接成四進(jìn)制計數(shù)器，CLK接狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制信號。圖4狀態(tài)控制電路3.1.3初值預(yù)置單元當(dāng)交通燈控制系統(tǒng)開場工作時，該局部電路將實現(xiàn)各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換功能。由于Multisim的問題，本來預(yù)置數(shù)為25、5、25、5，現(xiàn)在根據(jù)原理，預(yù)置數(shù)要改為35、5、35、5，將數(shù)碼管顯示南北方向綠燈和東西方向紅燈的預(yù)值〔25秒〕，預(yù)置：0011、0101；當(dāng)其減到0時，計數(shù)器產(chǎn)生借位，此時南北綠燈和東西方向紅燈同時滅。然后將南北方向黃燈和東西方向紅燈的預(yù)值〔5秒〕，預(yù)置0000、0101；重復(fù)上述轉(zhuǎn)換功能，實現(xiàn)倒計時計數(shù)功能。圖5初值預(yù)置電路3.1.4數(shù)字顯示單元用兩片計數(shù)器74LS192接成百進(jìn)制減法計數(shù)器，低位片的借位輸出端接高位片的脈沖輸入端。高位的借位端用作主控制電路翻轉(zhuǎn)的脈沖信號來完成狀態(tài)的改變，同時主控制電路的輸出狀態(tài)又控制了減法計數(shù)器的下次計數(shù)的初值。由置數(shù)模塊采用譯碼器〔74LS138〕譯碼。減法計數(shù)器的十位和個位分別接譯碼器和靜態(tài)數(shù)碼管來顯示時間的倒計時。通過電路與靜態(tài)顯示管來循環(huán)顯示25、5、25、5這四個數(shù)圖6數(shù)字顯示電路3.2交通信號燈電路參數(shù)計算及元器件選擇3.3交通信號燈系統(tǒng)整體電路圖3.4元器件清單名稱作用數(shù)量555定時器174LS138編碼器174LS162同步計數(shù)器174LS192減法計數(shù)器174LS00與非門174LS32或門174LS04非門174LS08與門1DCD_HEX數(shù)碼管4C電容4R電阻4信號燈顯示紅綠黃14交通信號燈設(shè)計的仿真實現(xiàn)4.1仿真軟件介紹電子線路仿真軟件Multisim12.0是美國NI公司開發(fā)的多功能EDA高層次工具軟件，不僅僅局限于電子線路的虛擬仿真，而是其在LabVIEW虛擬儀器、單片機(jī)仿真等技術(shù)方面都有更多的創(chuàng)新和提高。它采用直觀的圖形界面創(chuàng)立電路，在計算機(jī)屏幕上仿真實驗室的工作平臺，繪制電路圖需要的各種元器件，電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。Multisim12.0還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器，可以用比傳統(tǒng)實驗室中更靈活的方式進(jìn)展電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器的測量方法，并能解決傳統(tǒng)電子實驗過程中既繁瑣、費時，又不便進(jìn)展觀測開路、短路、漏電和過載等情況，因此非常適合電子技術(shù)課程的教學(xué)和實驗。4.2交通信號燈設(shè)計仿真實現(xiàn)5總結(jié)及心得體會5.1設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法第一次仿真：數(shù)碼管無法進(jìn)展倒計時功能，原因是５５５定時器的ｖｃｃ沒有接好。第二次仿真：數(shù)碼管倒計時間過快，5.2設(shè)計體會通過本次課程設(shè)計，對數(shù)字電路的基本知識有了更加深刻的印象，對555定時器有了更深的認(rèn)識，完成了交通燈的設(shè)計。對以前所學(xué)的電子電路和數(shù)電知識既是穩(wěn)固又是開展。學(xué)會了在實踐中運用理論，用理論來指導(dǎo)實踐，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想。通過對課題的設(shè)計，訓(xùn)練了運用所學(xué)的理論知識去思考問題并聯(lián)系理論實際解決問題的能力，提高了邏輯思維的能力。在這次課程設(shè)計中，培養(yǎng)了實際運用理論的能力，懂得理論聯(lián)系實際去處理問題，也培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神，為以后更好的的學(xué)習(xí)和工作打下了結(jié)實的基礎(chǔ)，對于我們來說是一次難得的實踐機(jī)遇，也是一個珍貴的精神財富。參考文獻(xiàn)[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬局部[M].第五版.北京：高等教育出版社，1998.8.[2]沈小豐，余瓊?cè)刂骶庪娮泳€路實驗?zāi)M電子實驗[M].第一版清華大學(xué)出版社，2008.[3]賈更新.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗、設(shè)計與仿真.鄭州大學(xué)出版社，2006.10[4]王革思.數(shù)字電路原理設(shè)計與實踐教程.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007.4[5]孫肖子.電子設(shè)計指南[M].北京：高等教育出版社2006.1.[6]朱彩蓮.MULTISIM仿真實驗教材[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2007.[7]童詩白