基于某Multisim地交通信號(hào)燈

1、標(biāo)準(zhǔn)文案電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 基于Multisim 的交通信號(hào)燈學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：年級(jí)：專業(yè)：班級(jí)：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(hào)燈設(shè)計(jì)機(jī)械與電氣工程學(xué)院 自動(dòng)化專業(yè)1設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1、進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路中計(jì)數(shù)器， 譯碼器，555定時(shí)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(hào)燈的工作原理。3、了解使用數(shù)字電子電路知識(shí)來解決電子線路的實(shí)際問題的能力。以便更好掌握 所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)一定的動(dòng)手能力。1.2課程設(shè)計(jì)的要求1、要求使用555定時(shí)器、計(jì)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(shí)，南北亮紅燈；南北

2、亮綠燈和黃燈時(shí)，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3so4、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(shí) 間都用顯示器進(jìn)行顯示（采用倒計(jì)時(shí)的方法）；2交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)方案制定2.1交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的原理電路大體上可分為三個(gè)部分，即：主控制電路部分、計(jì)數(shù)器部分、紅綠燈控制部分 紅綠燈控制部分的門電路較多，需要占用較大的空間；主控制電路部分分布在系統(tǒng)的各 個(gè)部分，可以說是系統(tǒng)的靈魂，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行著控制。計(jì)數(shù)器部分比較簡單，主要 是進(jìn)行計(jì)數(shù)并且產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)。2.2交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的技術(shù)方案圖1交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)原理框圖交通燈原理控制如上

3、圖所示，它主要由秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、譯碼器、控制器等 部分組成。利用555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖送至74LS192減法計(jì)數(shù)器，控制74LS192做減法 計(jì)算。狀態(tài)控制電路74LS162進(jìn)行交通信號(hào)燈之間的轉(zhuǎn)換。74LS138輸入端接74LS162 輸出端，再對(duì)74LS192進(jìn)行預(yù)置數(shù)。3交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)方案實(shí)施3.1 交通信號(hào)燈單元模塊功能及電路設(shè)計(jì)3.1.1 1s脈沖發(fā)生器以555定時(shí)器接外接電路形成多諧蕩器，輸出頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，用作74LS16M 數(shù)器及74LS192減法計(jì)數(shù)器的CLK言號(hào)。大全由脈沖頻率公式:f=1/0.7(Ri+2R)C要使 f=1Hz,可選擇 R1=43K R2=5

4、0K C=10uF形成電路VCC5VR143k QVCCRST OUTDISA1產(chǎn)2 550k QTHRTRICONGND555 VIRTUAL七GND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(shí)序邏輯電路，狀態(tài)控制器是系統(tǒng)的核心部分,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

5、方向交通信號(hào)燈的工作是同時(shí)進(jìn)行的。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。狀態(tài)流程圖如下:圖3狀態(tài)流程轉(zhuǎn)換圖表1信號(hào)燈電路真值表輸入輸出QBQAR1G1Y1R2G2Y2狀態(tài)00010100S001001100S110100010S211100001S374LS162輸出為0011時(shí)置數(shù)，接成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CLK接狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)X1X2X4X6X3 X5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)開始工作時(shí)，該部分電路將實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

6、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(shí)，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生借位，此時(shí)南北綠燈和東西方向紅燈同時(shí)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(shí)現(xiàn)倒 計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能。HEX3.1.4數(shù)字顯示單元用兩片計(jì)數(shù)器74LS192接成百進(jìn)制減法計(jì)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(hào)來完成狀態(tài)的改變，同時(shí)主控 制電路的輸出狀態(tài)又控制了減法計(jì)數(shù)器的

7、下次計(jì)數(shù)的初值。由置數(shù)模塊采用譯碼器(74LS13譯碼。減法計(jì)數(shù)器的十位和個(gè)位分別接譯碼器和靜態(tài)數(shù)碼管來顯示時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。通過電路與靜態(tài)顯示管來循環(huán)顯示 25、5、25、5這四個(gè)數(shù)HEX圖6數(shù)字顯示電路3.2 交通信號(hào)燈電路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇控制潴FI閾值端口段電端E1555囪輸出端計(jì)數(shù)控制翊 霞敢i 清冬-一CP TT加 FT出 HZ端I )+ I -二 -im74LS162D小數(shù)復(fù)位端VCCMT0仃能出笳放電瑞一閩伯后一 丁4觸發(fā)后一,1控制瑞一,：CM。&55 TIMER RATED數(shù)一科二74LS13SD接hh.一臨位端進(jìn)府瑞輸一 入一端和散端清蒼靖加計(jì)馥時(shí)外 減段時(shí)鐘74LS192

8、D3.3交通信號(hào)燈系統(tǒng)整體電路圖Q華華3。甲畢皿vrcrsv 丁3.4元器件清單名稱作用數(shù)量555定時(shí)器174LS138編碼百174LS162同步計(jì)數(shù)器174LS192減法計(jì)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(hào)燈顯示紅綠黃14交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的仿真實(shí)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)建電路，在計(jì)算機(jī)屏幕上

9、仿真實(shí)驗(yàn) 室的工作平臺(tái)，繪制電路圖需要的各種元器件，電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏 幕上選取。Multisim12.0還是一個(gè)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(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常 用電子儀器的測(cè)量方法，并能解決傳統(tǒng)電子實(shí)驗(yàn)過程中既繁瑣、費(fèi)時(shí)，又不便進(jìn)行觀測(cè) 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(shí)驗(yàn)。4.2 交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)VCCU2A74LS00D U13456GND7VCC I5V5V 3610A B C DENPENTLOAD CLRLclk74LS162DU11G1 G2AG2B7

10、4LS138D4卜 2# v 25V2.5 V2.5 VA U7A U8, 74lS08D4U8AUU6ALS08D74LS0874LS08DU3A14U17U13U16-n-RCODCDHE：DCD HEXVCCR1VCCU10U4ARSTOUTDISTHRGNDVTRI74LS04D14CONGNDQA QBQC QDA B C DQAQB QCQDA B C DQAQBQCQDAUPA DOWNU UPD DOWN5V15X2 X4 X6LOADBOCLRCOLOADBOCLRCO5V545450k Q 亡Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7U15A 74LS32D3267GND43k74L

11、S192D74LS192DC1士10 四 F555 VIRTUAL己GND5總結(jié)及心得體會(huì)5.1設(shè)計(jì)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)行倒計(jì)時(shí)功能，原因是5 5 5定時(shí)器的v c c沒有接好第二次仿真：數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)間過快，5. 2設(shè)計(jì)體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)字電路的基本知識(shí)有了更加深刻的印象，對(duì)555定時(shí)器有了更深的認(rèn)識(shí)，完成了交通燈的設(shè)計(jì)。對(duì)以前所學(xué)的電子電路和數(shù)電知識(shí)既是鞏固又是 發(fā)展。學(xué)會(huì)了在實(shí)踐中運(yùn)用理論，用理論來指導(dǎo)實(shí)踐，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì) 思想。通過對(duì)課題的設(shè)計(jì)，訓(xùn)練了運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)去思考問題并聯(lián)系理論實(shí)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(jì)中，培養(yǎng)了實(shí)際運(yùn)用理論的能力，懂得理論聯(lián)系實(shí)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(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于我們來 說是一次難得的實(shí)踐機(jī)遇，也是一個(gè)寶貴的精神財(cái)富。參考文獻(xiàn)1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分M.第五版.北京：高等教育出版社，1998.8.2沈小豐，余瓊?cè)?主編 電子線路實(shí)驗(yàn)?zāi)M電子實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)與仿真.鄭州大學(xué)出版社，2006.104王革思.數(shù)字電路原理設(shè)計(jì)與實(shí)踐教程.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007.45孫肖子.電子設(shè)計(jì)指南M.北京：高等教育出版