基于Multisim的交通燈控制電路的設(shè)計與仿真

1、基于Multisim的交通燈控制電路的設(shè)計與仿真摘要：Multisim是EDA仿真設(shè)計系統(tǒng)的一個重要組成部分，它創(chuàng)建電路方便，且仿真所用的儀器及仿真數(shù)據(jù)讀取方法都與實際實驗方法相似，有各種虛擬儀器和儀表可以使用。且不消耗實際元器件。降低了實驗成本，節(jié)省實驗時間，提高了實驗效率，利用Multisim設(shè)計并仿真了一個周期為8S的交通燈控制仿真電路。得到了很好的實驗效果。關(guān)鍵詞：Multisim；EDA仿真；交通燈BasedonthecontrolcircuitofthetrafficlightsMultisimdesignandsimulationAbstract：Multisimisanimpo

2、rtantcomponentoftheEDASimulationsystem,Itiseasytocreatecircuit,Andtheequipmentusedinthesimulationandsimulationofdataacquisitionmethodsaresimilartotheactualexperimentalmethods,Therearevariousvirtualinstrumentsandmeterscanbeused.Anditdoesnotconsumetheactualcomponents.Itcanreducetheexperimentcost,testt

3、imeandimprovetheexperimentalefficiency,TheMultisimisusedtodesignandsimulationofacycle8Strafficlightscontrolsimulationcircuit.Theexperimentalresultshavebeentestedverywell.Keywords：Multisim；EDASimulation；Trafficlights0引言在搭建實際電路之前，采用Multisim10仿真軟件進行虛擬測試。Multisim10軟件進行設(shè)計仿真分析的基本步驟為:設(shè)計創(chuàng)建仿真電路原理圖一電路圖選項的設(shè)置一使

4、用仿真儀器f設(shè)定仿真分析方法f啟動Multisim10仿真。1系統(tǒng)概述主干道通行時，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，時間為60s；支干道通行時，主干道綠燈亮，主干道紅燈亮，時間為30s。每次綠燈變紅時，黃燈先閃爍3s（頻率為5Hz）。此時另一路口的紅燈不變?；谝陨弦?guī)則設(shè)計的交通控制器控制十字路口兩組紅、黃、綠交通信號燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，可以方便地實現(xiàn)指揮各種車輛和行人通行實現(xiàn)十字路交通管理的自動化。圖1十字路口的平面位置示意圖2交通控制器電路設(shè)計與仿真交通控制器電路按功能分成3個單元電路：振蕩電路、計數(shù)器和譯碼顯示電路、主控制電路和信號燈譯碼驅(qū)動。21振蕩電路振蕩電路輸出頻率分別為1Hz和5Hz、幅度

5、為5V的時鐘脈沖。為提高精度，本設(shè)計系統(tǒng)利用555定時器設(shè)計一個輸出頻率為100Hz的多諧振蕩器，再通過100分頻（100進制計數(shù)器）而得到1Hz的時鐘脈沖，通過20分頻得到5Hz的時鐘脈沖。2.1.1555定時器構(gòu)成的100Hz多諧振蕩器hrryfll凡TUTttL:TEU圖2555構(gòu)成的100HZ多諧振蕩器原理圖由555定時器構(gòu)成的100Hz多諧振蕩器電路原理圖如圖2所示。電路由一個555芯片兩個電阻和兩個電容組成，通過電阻給電容C充電、放電的過程來產(chǎn)生振蕩，從而輸出矩形脈沖。21274LS192構(gòu)成的100分頻和20分頻的分頻器74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘十進制可逆

6、計數(shù)器、異步并行置數(shù)功能、保持功能以及清零功能。CLR是清零端，LOAD是置數(shù)控制端。用2片74LS192可以構(gòu)成二級十分頻器，將100Hz矩形波100分頻得到1Hz的時鐘脈沖、通過20分頻得到5Hz的時鐘脈沖。100分頻和20分頻電路如圖3所示。15UQCQD二二J圖374LS192構(gòu)成的100分頻和20分頻電路圖右邊1片74LS192的輸出端QA端是經(jīng)過20分頻得到的5Hz的時鐘脈沖，而輸出端QD端是經(jīng)過100分頻后得到的1Hz的時鐘脈沖。2274LSI92構(gòu)成的計數(shù)器和譯碼顯示電路計數(shù)器電路具有60s倒計時（計數(shù)范圍為601的減數(shù)計數(shù)器）、30s倒計時（計數(shù)范圍為301的減數(shù)計數(shù)器）以及

7、3s計時功能。此三種計數(shù)的實現(xiàn)主要是由2片十進制計數(shù)器74LS192芯片組成，然后通過主控制電路實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，最終各個方向的倒計時共用一套譯碼顯示數(shù)碼管顯示出來。74LS192構(gòu)成的計數(shù)器電路圖如圖4所示：左邊的1片74LS192芯片為計數(shù)器的個位，右邊的1片74LS192芯片為計數(shù)器的十位，個位和十位計數(shù)器的四個輸出端都接上數(shù)碼管顯示。其中作為個位數(shù)的74LS192芯片的CLK接的是1Hz時鐘脈沖。圖474LS192構(gòu)成的計數(shù)器電路23主控制電路和信號燈譯碼驅(qū)動主控制電路和信號燈譯碼驅(qū)動用各種門電路和T觸發(fā)器組成。主控制電路和信號燈譯碼驅(qū)動電路如圖5所示。圖5中的紅燈1，黃燈1，綠燈1是主干道的

8、三個交通信號燈，紅燈2,黃燈2,綠燈2則是支干道的三個交通信號燈。圖4中的兩片74LSl92的8個輸出端用或門連起來，接到LD置數(shù)端，決定倒計時器是置數(shù)還是計數(shù)。圖5主控制電路工作開始時，LD為0,計數(shù)器預置數(shù)，此時T觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0,因此預置數(shù)為30s。置數(shù)完后，LD變?yōu)?,計數(shù)器開始從30s倒計時，T觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)Q=1，主干道的紅燈1及支干道的綠燈2亮。當計數(shù)器計數(shù)到“03”秒時，由于圖4中的十位計數(shù)器的QD2,QC2,QB2,QA2與個位計數(shù)器的QD1,QC1用一個或非門連起來，使信號燈發(fā)生轉(zhuǎn)換，綠燈2滅，黃燈2在這3s內(nèi)以5Hz的頻率閃爍，紅燈1不變。當?shù)褂嫊r減到數(shù)“00”

9、時,LD又變?yōu)?,計數(shù)器又預置60s,之后又倒計時，如此循環(huán)下去。24仿真結(jié)果將上述各單元電路組合起來，可以得到交通控制燈的整體電路，點擊Multisim10軟件的“Simulate/Run”按鈕或直接按“F5”鍵，便可以進行交通燈控制電路的仿真。電路的倒計時顯示首先為30s,支干道的綠燈2亮，支干道的車輛可自由通行；主干道的紅燈1亮，主干道的車輛禁止通行。時間顯示器從預置的30s，以每秒減1,減到數(shù)3時，支干道的綠燈2轉(zhuǎn)換為黃燈2，而且黃燈以0.2s(5Hz的頻率)閃一次，其他燈不變。減到數(shù)1時，1s后顯示器又轉(zhuǎn)換成預置的60s,支干道的黃燈2轉(zhuǎn)換為紅燈2,支干道的車輛禁止通行，主干道的紅燈

10、1轉(zhuǎn)換為綠燈1，主干道的車輛可自由通行，如此循環(huán)下去。3結(jié)語利用Multisim10對十字路口交通燈控制器各個單元電路和整體電路的設(shè)計和仿真，只要點擊鼠標就能方便、快捷地搭建電路，并且修改電路方便。在電路設(shè)計仿真完成之后再構(gòu)建實際電路，從而降低了成本，大大提高了教學和專業(yè)設(shè)計的效率。參考文獻1曹瑞基于EDA技術(shù)進行數(shù)字電路設(shè)計的研究微計算機信息：嵌入式與S0C,2007年第23卷第7-2期：273-275.2馬海寬，杜永良，雷學林基于Multisim10的數(shù)字時鐘仿真探討.電氣技術(shù)與自動化,MachineBuildingAutomation,Aug2008,37(4):155159.3郭勇.EDA技術(shù)基礎(chǔ).第二版.機械工業(yè)出版社.4王瑩，劉寶玲等.WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化.北京:人民郵電出版社,20071-3.:5孫宇彤.