基于Multisim12信號燈控制器的實驗設(shè)計與仿真

1、    基于multisim12信號燈控制器的實驗設(shè)計與仿真    張浩 管芳笛摘要：隨著社會主義建設(shè)，城市規(guī)模不斷擴大，城市的交通樞紐問題越來越引起人們的關(guān)注。本文首先分析了交通信號燈的研究背景和技術(shù)現(xiàn)狀，然后利用multisim12仿真軟件研究設(shè)計了一種交通信號燈控制器，經(jīng)仿真檢驗表明該控制器對十字路口交通信號燈的控制可以達到預(yù)期目的。本設(shè)計可以有效緩解車輛擁堵情況，提高車行效率和道路利用率，對交通通訊行業(yè)具有重要意義。關(guān)鍵詞：multisim;交通信號燈;控制器;仿真檢驗中圖分類號：tp273文獻標識碼：a文章編號：1672-9129（2020）1

2、5-0087-011設(shè)計背景1.1交通信號燈的研究意義。隨著我國城市建設(shè)的加快，機動車輛的數(shù)量越來越多1，而交通建設(shè)直接影響城市交通安全的整體水平。交通信號燈改變了目前交警輪流指揮疏導(dǎo)交通擁堵的局面，將人、車、路三者的通行結(jié)構(gòu)進行同步統(tǒng)一協(xié)調(diào)。同時，人們對交通信號燈的需求也越來越高，更深層次的了解和研究才可以適應(yīng)時代進步的步伐，所以交通信號燈具有極大的研究意義。1.2交通信號燈控制技術(shù)的現(xiàn)狀。上世紀80年代以來，交通信號控制體系逐漸加強并細化，人們對交通信號燈控制的自覺程度不斷提高，雖緩解了一定程度的交通擁堵狀況，但隨著交通量的快速增長，沒有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此，提高交叉路口通行效率、保

3、證行車安全是目前急需解決的問題。國內(nèi)大部分學(xué)者對交通信號燈控制的研究只是做到了對信號燈進行簡化處理，如兩相位、單行線的信號控制或固定信號周期和信號序列的方法2，疏導(dǎo)交通狀況效果并不理想。2總體方案設(shè)計2.1設(shè)計思路。交通信號燈控制系統(tǒng)主要由秒脈沖信號發(fā)生器、倒計時定時計數(shù)器、信號燈轉(zhuǎn)換控制器和譯碼驅(qū)動器四部分單元電路組成。其中，時鐘信號是由多諧振蕩器產(chǎn)生的1hz秒脈沖信號，而且秒脈沖信號可以通過分頻器產(chǎn)生出1/60hz的分脈沖信號，然后選擇秒脈沖或分脈沖信號對倒計時計數(shù)器進行觸發(fā)，計數(shù)器由預(yù)置數(shù)開始進行計數(shù)，其中數(shù)字由譯碼數(shù)碼管顯示，再經(jīng)信號燈轉(zhuǎn)換控制器改變信號燈的變化，直到倒計時末了;譯碼驅(qū)

4、動器是進行譯碼工作時，有額定的工作電壓差將東西和南北兩個方向車道的交通信號燈點亮，從而實現(xiàn)十字路口交通信號燈的功能。2.2設(shè)計原理及功能。（1）設(shè)計原理。秒脈沖信號發(fā)生器用來驅(qū)動較小個數(shù)的方波或脈沖波輸出，二極管再進行發(fā)光閃爍工作。倒計時定時計數(shù)器用來控制數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)，引起交通信號燈的變化。計數(shù)器可由74ls190實現(xiàn)，交通信號控制器可由jk觸發(fā)器實現(xiàn)。新增功能是在交通燈每次進行紅綠黃的轉(zhuǎn)換時，會觸發(fā)揚聲器提醒路人。工作過程簡述如下：首先對倒計時模塊進行預(yù)置數(shù)設(shè)置，然后倒計時和信號燈同時開始工作，一開始東西方向是綠燈，南北方向是紅燈，倒計時從25秒開始以每秒減一的速度進行計時;當(dāng)?shù)褂嫊r為“

5、05”時，信號燈狀態(tài)改變，東西方向為黃燈閃爍，南北方向為紅燈;當(dāng)?shù)褂嫊r為“00”時，信號燈狀態(tài)改變，東西方向是紅燈，南北風(fēng)向為綠燈，然后計數(shù)器重新預(yù)置數(shù)為25;當(dāng)?shù)褂嫊r為“05”時，信號燈狀態(tài)改變，東西方向為紅燈，南北方向為黃燈閃爍。如此循環(huán)使交通燈運作，兩條路交替通行。（2）設(shè)計功能。交通信號燈的控制器為了使東西和南北兩方向交叉道路上的車輛交替運行，每次通行時間均設(shè)為45s。隨著十字路口交通情況的復(fù)雜程度，時間可以適度調(diào)整。東西和南北兩方向車道既有紅、黃、綠燈指示，也有顯示器顯示倒計時時間。另外，交通信號燈控制器設(shè)有拓展功能，交通燈每次進行顏色轉(zhuǎn)換時，觸發(fā)揚聲器可以提醒路人。2.3主控制電路

6、。（1）交通信號燈轉(zhuǎn)換控制器。交通信號燈轉(zhuǎn)換控制器利用邊沿jk觸發(fā)器的計數(shù)功能，在cp下降沿來臨前完成接收輸入信號，來臨時完成翻轉(zhuǎn)，來臨后將其封鎖。它的抗干擾性能好，不易被打斷，并且傳輸速率快。（2）倒計時定時計數(shù)器。倒計時定時計數(shù)器主要由2片74ls190n芯片組成，利用數(shù)碼二極管顯示倒計時時間，且數(shù)碼管價格較便宜、使用較簡便，在電子產(chǎn)品中具有廣泛應(yīng)用。（3）信號燈轉(zhuǎn)換控制器合成。交通信號燈轉(zhuǎn)換控制器與倒計定時計數(shù)器共同組成交通信號燈轉(zhuǎn)換控制器。3仿真檢測結(jié)果利用交通信號控制器電路，進行仿真檢測。測驗結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)正常狀態(tài)下的交通信號燈控制，且測驗結(jié)果與預(yù)想一致。4結(jié)語通過multisim仿真軟件研究設(shè)計出一種交通信號燈控制器，實現(xiàn)對十字路口信號燈的控制，有效疏導(dǎo)交通。利用multisim仿真軟件，可以方便地進行電路設(shè)計，并通過仿真驗證設(shè)計方案，具有成本低、效率高等優(yōu)點。能夠指示機動車輛和人群有序通行，保障道路交通順暢，減少道路堵塞。參考文獻：1楊潔，毛嘉玲，翁永妍，楊成，陸瑤.機動車尾氣污染物健康風(fēng)險評價綜述與展望j.蘇州科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，36（04）：