電子科技大學電子技術應用實驗Multisim交通燈終極版(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子科技大學電子技術應用實驗實驗報告 題目名稱 學 號 姓 名 指導老師 電子技術應用實驗實驗報告（九）一、 實驗項目名稱交通控制燈實驗內(nèi)容：設計并實現(xiàn)一個十字路口的交通控制燈電路。具體要求為:以4個紅色指示燈、4個綠色指示燈和4個黃色指示燈模擬路口的東、南、西、北4個方向的紅、綠、黃交通燈?？刂七@些指示燈，使他們按下列規(guī)律亮和滅：1. 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，東西方向通車，時間30s；2. 東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮，時間2s；3. 南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，南北方向通車，時間30s；4. 南北方向黃燈閃爍，東西方向紅燈亮，時間2s；5. 返回1

2、，繼續(xù)運行。實驗要求：設計滿足要求的電路，并在Multisim中進行電路連接、仿真和調(diào)試。在實驗報告中簡要的說明實驗原理，畫出實驗電路圖，在實驗報告相應位置上附上實驗中的仿真結(jié)果和波形。二、實驗時間計劃表主要任務計劃學時數(shù)實際學時數(shù)完成情況提出方案33完成搭建電路34完成仿真完成報告44完成三、方案論證方案一：基于集成器件的交通燈 利用集成芯片產(chǎn)生時鐘信號，用計數(shù)器芯片及常用門電路構(gòu)建交通燈狀態(tài)機電路。方案二：基于單片機的交通燈利用單片機作為控制系統(tǒng)，通過編程實現(xiàn)對交通燈時序的控制。綜合以上幾種方案，方案一電路的設計簡單，易于實行。單片機方案實行困難，在實際設計中容易出錯而且不好仿真。方案一電

3、路使用Multisim仿真既簡單，又和本學科實驗有很大的關系，是一種利用軟件設計硬件的新方法，簡單易行，且易于修改調(diào)試，所以本項目選擇方案一。四、電路原理簡介交通燈系統(tǒng)框圖由脈沖發(fā)生器、定時器、控制器、譯碼器和信號燈組成。其中：脈沖發(fā)生器提供時鐘脈沖信號，定時器則分為30s定時器和2s定時器，且在計數(shù)滿時向控制器分別發(fā)送計時信號X、Y。當控制器收到X或Y信號時，控制器先產(chǎn)生狀態(tài)信號S并傳入定時器使其重置，然后控制譯碼器通過X或Y信號改變信號燈的顏色開關。信號皆為高電平有效。由題意可知有四個狀態(tài)，分別設為：S0：東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。東西方向通車。S1：東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮

4、。S2：東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮，南北方向通車。S3：東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮。以00/01/11/10分別代表S0/S1/S2/S3,由數(shù)字電路知識可得到下交通控制燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)移/輸出表：初態(tài)Q1Q0定時器信號輸出末態(tài)Q1*Q0*XY000X00001X0101X00101X111110X11111X1010X01010X100采用D觸發(fā)器輸出，則得到轉(zhuǎn)移方程：Q1*=Q1·Q0·Y+Q1·Q0+Q1·Q0·YQ0*=Q1·Q0·X+Q1·Q0+Q1·Q0·X若以E代表東西方向，N代

5、表南北方向，R代表紅燈，G代表綠燈，Y代表黃燈，那么狀態(tài)可化為：00：EG=1,NR=101：EY=1,NR=111：ER=1,NG=110：ER=1,NY=1故可得下狀態(tài)表狀態(tài)/Q1Q0EGEYERNGNYNR00100001010100011100110010001010由數(shù)字電路知識可得：五、單元電路設計1. 脈沖發(fā)生器電路脈沖發(fā)生器為555構(gòu)成的多諧振蕩器，發(fā)出頻率為1Hz的脈沖信號，可作為定時器和控制器D觸發(fā)器的時鐘源。由脈沖頻率和占空比公式：f=1（R1+2R2）Cln2要使f=1Hz，選擇R1=5.76K，R2=69.8K，C=10F。電路圖如下。2. 定時器及數(shù)碼管顯示電路 為

6、了簡化數(shù)碼管顯示電路設計，定時器電路采用倒計時功能。由74X190級聯(lián)構(gòu)成的一個倒計時計數(shù)器電路，進位信號X和Y傳遞到控制器。倒計時數(shù)據(jù)從級聯(lián)的74X190輸出到數(shù)碼管上顯示。3. 控制器電路 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程硬件實現(xiàn)得到的狀態(tài)機，它的輸入為定時器電路的進位信號X和Y。輸出為當前的狀態(tài)Q1和Q0。4. 信號燈譯碼電路由簡單門電路構(gòu)成，可根據(jù)控制器的輸出Q1Q0從而改變信號燈開關情況，從而將控制器狀態(tài)譯碼為信號燈的使能信號。六、總電路圖七、實驗數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析可以看出各信號燈波形符合實驗要求。八、實驗中遇到的問題及解決辦法1.使用555多諧振蕩器脈沖發(fā)生電路后仿真速度減慢至5-7秒仿真1秒。解決辦法：修改Multisim軟件的仿真時間步長為0.001秒即可解決。2.555定時器輸出波形出現(xiàn)異常，部分本應出現(xiàn)5V高電平的脈沖波形仿真結(jié)果為1V。解決辦法：將555器件從555_TIME_RATED切換為555_VIRTUAL即可解決。九、實驗結(jié)論運用數(shù)字電路相關知識與本學期電子技術應用試驗所學到的555多諧振蕩器及計數(shù)器構(gòu)成方法，成功完成了電路的設計。在通過本次試驗我學到了使用555多諧振蕩器和計數(shù)器電路產(chǎn)生任意周期及占空比的矩形波周期信號，使用狀態(tài)機