基于Multisim的交通信号灯.docx

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1、电子技术课程设计报告题学生姓名： 学生学号： 年 级 ：专 业 ：班 级 ： 指导教师：目：基于 Multisim 的交通信号灯机械与电气工程学院制2016 年 11 月交通信号灯设计机械与电气工程学院 自动化专业1 设计的任务与要求课程设计的任务一、进一步熟悉数字电路中计数器，译码器，555 按时器等中规模逻辑器件的综合利用。2、探讨，学习可编程交通信号灯的工作原理。3、了解利用数字电子电路知识来解决电子线路的实际问题的能力。以便更好把握所学的知识， 培育必然的动手能力。课程设计的要求1、要求利用 555 按时器、计数器。2、要求东西亮灯一致，南北亮灯一致。3、东西亮绿灯和黄灯时，南北亮红灯

2、；南北亮绿灯和黄灯时，东西亮红灯，黄灯亮时每秒种闪亮一次，红灯亮 35s，绿灯亮 32s，黄灯 3s。4、东西、南北方向除有红（R）、黄（Y）、绿（G）灯指示外，每一种灯亮的时刻都用显示器进行显示（采纳倒计时的方式）；2 交通信号灯设计方案制定交通信号灯设计的原理电路大体上可分为三个部份，即：主操纵电路部份、计数器部份、红绿灯操纵部份。红绿灯操纵部份的门电路较多，需要占用较大的空间；主操纵电路部份散布在系统的各个部份，能够说是系统的灵魂，它对整个系统进行着操纵。计数器部份比较简单，主若是进行计数而且产生进位信号。南北方向信号灯译码显示东西方向信号灯交通信号灯设计的技术方案减法计数器交通信号灯状

3、态控制预置数控制主控制电路秒脉冲图 1 交通信号灯操纵系统原理框图交通灯原理操纵如上图所示，它要紧由秒脉冲发生器、按时器、译码器、操纵器等部份组成。利用 555 按时器产生秒脉冲送至 74LS192 减法计数器，操纵 74LS192 做减法计算。状态操纵电路74LS162 进行交通信号灯之间的转换。74LS138 输入端接 74LS162 输出端，再对 74LS192 进行预置数。3 交通信号灯设计方案实施以555 按时器接外接电路形成多谐荡器输，出频率为1Hz 的脉冲信号，用作74LS162计数器及74LS192交通信号灯单元模块功能及电路设计1s 脉冲发生器减法计数器的CLK信号。由脉冲频

4、率公式：f=1/(+R2R )C12要使f=1Hz，可选择R1=43K，R2=50K，C=10uF。形成电路S3VCC5VR143kA1VCCR250kRST DIS THR TRICONOUTC110FGND555_VIRTUALGND图 2脉冲发生器状态操纵单元主控电路属于时序逻辑电路，状态操纵器是系统的核心部份，通过 74LS162 操纵主支干道红绿黄灯亮灭的四中种装态 S0（南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮），S1(南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮)，S2（南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮），S3（南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮）。令灯亮为“1”、灯灭为“0”,南北干道红绿黄等别离为 R 一

5、、G 一、Y1,东西干道红绿黄等别离为 R 二、G 二、Y2，东西、南北方向交通信号灯的工作是同时进行的。前 25 秒南北方向绿灯亮东西方向红灯亮，以后 5 秒南北方向黄灯亮.东西方向红灯亮，以后 25 秒南北方向红灯亮东西方向绿灯亮，接着 5 秒南北方向红灯亮.东西方向黄灯亮，一次循环为 60 秒。S1状态流程图如下：S0S2图 3 状态流程转换图表 1 信号灯电路真值表输入输出QBQAR1G1Y1R2G2Y2状态00010100S001001100S110100010S211100001S374LS162 输出为 0011 时置数，接成四进制计数器，CLK 接状态转换操纵信号。X1X3X5

6、X2X4X62.5 V 2.5 V 2.5 V2.5 V 2.5 V 2.5 VU2A74LS00D U1U3A U4BU5A U6A 74LS0784DLS08DU7A U8A 74LS0784DLS08D3456GND710912A B C DENP ENTLOADCLRCLKQA14QB13QC12QD11RCO1574LS04D74LS04DVCC5V74LS162D图 4 状态操纵电路初值预置单元当交通灯操纵系统开始工作时，该部份电路将实现各类状态的转换功能。由于 Multisim 的问题，本来预置数为 2 五、五、2 五、5，此刻依照原理，预置数要改成 3 五、五、3 五、5，将数

7、码管显示南北方向绿灯和东西方向红灯的预值（25 秒），预置：001 一、0101；当其减到 0 时，计数器产生借位，现在南北绿灯和东西方向红灯同时灭。然后将南北方向黄灯和东西方向红灯的预值（5 秒），预置 0000、0101；重复上述转换功能，实现倒计时计数功能。U7U8DCD_HEXU1U2VCCU3VCC125V 3645A B CG1G2AG2BY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y715141312111097U4AU5BU6A74LS04D74LS04D1511074LS32DVCC9GNDGND74LS138D5V111454A B C DLOAD CLRUP DOWNQA

8、QB QC QDBOCO326713125V151109GND111454A B C DLOAD CLRUP DOWNQA QB QC QDBOCO3267131274LS192D74LS192DDCD_HEX图 5 初值预置电路数字显示单元用两片计数器 74LS192 接成百进制减法计数器，低位片的借位输出端接高位片的脉冲输入端。高位的借位端用作主操纵电路翻转的脉冲信号来完成状态的改变，同时主操纵电路的输出状态又操纵了减法计数器的下次计数的初值。由置数模块采纳译码器（74LS138）译码。减法计数器的十位和个位别离接译码器和静态数码管来显示时刻的倒计时。通过电路与静态显示管来循环显示 2 五

9、、五、2 五、5 这四个数DCD_HEXU1GNDVCC5VA B C DLOAD CLRUP DOWNQA QB QC QDBOCOGNDVCC5V151109111454U215110911145432671312A B C DLOAD CLRUP DOWNQA QB QC QDBOCO3267131274LS192D74LS192DU3U6U4U5DCD_HEX图 6 数字显示电路交通信号灯电路参数计算及元器件选择交通信号灯系统整体电路图元器件清单名称作用数量555定时器174LS138编码器174LS162同步计数器174LS192减法计数器174LS00与非门174LS32或门174

10、LS04非门174LS08与门1DCD_HEX数码管4C电容4R电阻4信号灯显示红绿黄14 交通信号灯设计的仿真实现仿真软件介绍电子线路仿真软件是美国 NI 公司开发的多功能 EDA 高层次工具软件，不单单局限于电子线路的虚拟仿真，而是其在 LabVIEW 虚拟仪器、单片机仿真等技术方面都有更多的创新和提高。它采纳直观的图形界面创建电路，在运算机屏幕上仿真实验室的工作平台，绘制电路图需要的各类元器件， 电路仿真需要的测试仪器都可直接从屏幕上选取。仍是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器，能够用比传统实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情形，熟悉经常使用电子仪器的测量

11、方式，并能解决传统电子实验进程中既繁琐、费时，又不便进行观测开路、短路、漏电和过载等情形，因此超级适合电子技术课程的教学和实验。交通信号灯设计仿真实现X1X3X5X2X4X62.5 V 2.5 V 2.5 V2.5 V 2.5 V 2.5 VU2A74LS00DU1U3A U4BU5A U6A 74LS0784DLS08DU7A U8A 74LS0784DLS08D3456GND710912A B C DENP ENTLOADCLRCLKQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 1574LS04D74LS04DU13U16U14U17DCD_HEXDCD_HEX74LS162DVCC5V

12、U11U4AU15AU9VCCU10R143kVCC5VA1VCCVCC125V 3645A B CG1G2AG2B15Y0Y114Y213Y312Y41197Y5 10U12B 74LS04D74LS04D74LS32DA15B1C910GNDD11QA 3 QB276QC QD12135VA15B1C910GND D1411QA 3 QB276QC QD1213R250kRST DIS THRTRIOUTGNDY6 Y774LS138DVCC 145V54LOAD CLRUP DOWNBOCOLOAD CLR5 UP4DOWNBOCOCONC1GND555_VIRTUAL74LS192D7

13、4LS192D10FGND5 总结及心得体会设计进程中碰到的问题及解决方式第一次仿真：数码管无法进行倒计时功能，缘故是按时器的没有接好。第二次仿真：数码管倒计时刻过快，5. 2 设计体会通过本次课程设计，对数字电路的大体知识有了加倍深刻的印象，对 555 按时器有了更深的熟悉，完成了交通灯的设计。对以前所学的电子电路和数电知识既是巩固又是进展。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培育了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去试探问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。在这次课程设计中，培育了实际运用理论的能力，知道理论联系实际去向理问题，也

14、培育了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，关于咱们来讲是一次宝贵的实践机缘，也是一个宝贵的精神财富。参考文献1 康华光.电子技术基础.模拟部份M.第五版.北京：高等教育出版社，.2 沈小丰，余琼蓉 主编 电子线路实验模拟电子实验M.第一版清华大学出版社，2008.指导教师评语指导教师签字：成绩（60%）年月日答辩过程及评价3 贾更新.电子技术基础实验、设计与仿真.郑州大学出版社，4 王革思.数字电路原理设计与实践教程.哈尔滨工程大学出版社， 5孙肖子. 电子设计指南M.北京：高等教育出版社.6朱彩莲.MULTISIM 仿真实验教材M.西安:西安电子科技大学出版社，2007. 7童诗白，华成英 主编. 模拟电子基础M.第四版.高等教育出版社，2006. 8阎石. 数字电子技术基础M.第五版.高等教育出版社，2006.答辩小组签字：成绩（40%）年月日院综合意见分管院长签字（盖章）：综合成绩年月日