基于multisim交通灯课程设计

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1、目录 1 引言. 1 2 交通信号灯控制电路的概述. 2 3 单元模块. 4 3.1 电源模块 4 3.2 秒脉冲发生模块 4 3.3 计数模块 .6 3.4 逻辑电路模块 7 3.5 分频器模块 9 4 数字电子钟电路的仿真与调试 11 4.1 仿真软件简介 .11 4.2 交通信号灯控制电路的仿真11 4.3 交通信号灯控制电路的实现 13 4.4 调试方法 . 13 4.5 调试中出现的问题、原因分析及解决方法 14 5 总结 15 参考文献. 17 附录 . 19 课程设计说明书课程设计说明书 1 1 1 引言 随着我国城市化建设的发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进 入了寻

2、常老百姓的家庭，再加上政府大力发展公交车、出租车，使得道路上车辆 越来越多，许多大城市如北京、上海、南京等均出现了道路交通超负荷运行的情 况。因此，自 80 年代后期以来，很多城市纷纷扩建城市道路，在道路建设完成 的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏 对道路的系统研究和控制，扩建道路并没有充分发挥出预期的作用。而城市道路 多十字路口、多交叉的特点，也决定了城市道路的交通状况必然受这种路况的制 约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的多车道城 市道路，缓解城区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟 待解决的主要问题。在这种情

3、况下，道路交通信号灯开始发挥了越来越重要的作 用，并已成为交管部门管理交通的重要工具之一。城市交通控制系统是用于城市 交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城 市交通监控指挥系统中最重要的组成部分 由于现代社会模拟电子技术基础和数字电子技术基础的高速发展， 因而由这 种技术制造出来的产品也越来越先进，交通信号灯控制电路就是其中之一。 交通信号灯控制电路的应用十分广泛， 通过各种组合逻辑电路的组合和秒脉 冲的激励，可以很清晰地将信号灯的亮灭情况反映出来，便于人们的观察，以及 解决交通问题。它具有亮灭准时精确，显示直观，无机械传动，无需人的经常调 整等优点。它广泛用于

4、大中小各个城市中人口聚集的地方。 交通信号灯控制电路的设计涉及到模拟电子技术与数字电子技术。其中，绝 大部分是数字电路部分：逻辑门电路、计数器，触发器，555 定时器等的基本原 理。交通信号灯控制电路的设计与制作不仅加深了对数字电路的了解，而且由于 交通信号灯控制电路包括组合逻辑电路和时序电路， 进一步学习与掌握各种组合 逻辑电路与时序电路的原理与使用方法，为数字电路的制作提供思路。 本系统采用小规模集成电路构成交通信号灯控制电路的硬件电路， 由 555 定 时器构成的多谐振荡器作为秒脉冲产生电路，经过双 D 触发器构成的 T触发器 作为 4 分频器电路，利用 74LS164 构成十二进制扭环

5、形计数器，来控制组合逻辑 电路实现其逻辑功能。 最后用电路仿真软件绘制出交通信号灯控制电路的完整电 路图。对数字电路的学习起到了良好的辅助作用。 自从交通灯诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进，设计方法也 开始多种多样，从而使交通灯显得更加智能化。尤其是近几年来，随着电子与计 算机技术的飞速发展，电子电路分析和设计方法有了很大的改进，电子设计自动 化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段。 课程设计说明书课程设计说明书 2 2 2 交通信号灯控制电路的概述 较通信号灯控制电路的逻辑框图如图 2-1 所示。 它由 555 集成芯片构成的多 谐振荡电路、双 D 触发器构成的分频器、十

6、二进制扭环形计数器、直流稳压电源 构成部分以及组合逻辑电路组成。555 集成芯片构成的振荡电路产生的信号经过 分频器作为 4 秒脉冲，4 秒脉冲送入计数器，来控制红黄绿灯的工作状态及工作 时间。可通过观察亮灯的情况形成有序的交通。其整体电路框图如图 2-1 所示。 该系统的工作原理是：信号灯黑天工作，即开关闭合时，计数器被置零，不 工作，A、B 输入为低电平，使红灯、绿灯不工作。当 555 多谐振荡器产生的秒 脉冲为高电平时，黄灯亮，为低电平时，黄灯灭。产生黄灯闪烁的现象。 信号灯白天工作，即开关断开时，计数器正常工作，由直流稳压电源为其提 供 5V 直流电压，555 定时器形成的多谐振荡器为其提供秒脉冲， A、B 输入为高 电平，通过与、或、非门组成的组合逻辑电路决定亮灯的情况，使其某方向绿灯 点亮 20 秒，然后黄灯点亮 4 秒，最后红灯点亮 24 秒。在该方向为绿灯和黄灯点 亮期间，另一方向红灯点亮。其中信号灯白天点亮流程图如图 2-2 所示： 东西信号灯 南北信号灯 组合逻辑电路 十二进制计数器 四分频器 秒脉冲产生电路 系 统 电 源 工作方式控制开关 图 2-1