multisim 课设报告

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1、一、概述现代社会的进步和发展推动了交通的快速发展，道路交通的安全已经是生活中最重要的问题之一了，如何采用合理的控制方法最大限度的解决交通压力缓解交叉路口的交通拥堵状况已是不可避免的要解决的问题了。这就给我们的道路交通带来了混乱，特别是十字路口的交通管理问题。其中，十字路口的交通灯控制系统的工作过程如下:（1）东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。表示东西方向上的车辆允许通行，而南北方向上的车辆禁止通行。红灯亮足规定的时间隔40s控制器发出状态信号，转到下一工作状态。（2）东西方向黄灯每秒闪烁一次，南北方向红灯亮。表示东西方向上的车辆缓行，南北方向禁止通行。黄

2、灯亮足规定时间间隔5s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（3）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。表示东西方向禁止通行，南北方向上的车辆允许通行，红灯亮足规定的时间间隔40s时，控制器发出状态转换信号，转到下一工作状态。（4）东西方向红灯亮，南北方向黄灯每秒闪烁一次。表示东西方向禁止通行，南北方向上的车辆缓行。黄灯闪亮足规定的时间间隔5s时，控制器发出状态转换信号，系统又转换到第（1）种工作状态。设计技术指标如下：1.要求东西方向和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为45秒。2.在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能

3、变换运行车道；3.黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。4.东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外，每一种灯亮的时间都用显示器进行显示（采用倒计时的方法）本次实验就是要用数字电路设计一个交通信号控制系统，来实现十字路口的自动交通控制。二、方案论证经过仔细思考设计了如下方案：：所设计的交通灯控制系统主要三部分组成：秒脉冲信号发生器（555定时器）作为控制倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的时钟信号源；倒计时计数器（74L190N计数器）用来输出驱动红灯、黄灯、绿灯变换工作状态的信号；信号灯转换器（74L163计数器）通过门电路连接LED灯来表示东西方向和南北

4、方向的交通灯信号状态，其中S0,S1,S2,S3,S4表示17控制器状态的工作状态，G1,Y1,R1,G2,Y2,R2表示东西方向和南北方向信号灯状态，其中设计的原理框图如图1所示：东西方向⊕⊕⊕GYR信号灯转换器倒计时计时器秒脉冲发生器南北方向⊕⊕⊕GYR图1交通灯信号控制器原理框图控制器的工作状态如表1所示:表1控制器工作状态及其功能控制器状态信号灯状态车道运行状态S0（00）S1（01）S2（10）S3（11）东西绿，南北红东西黄，南北红东西红，南北绿东西红，南北黄东西方向通行，南北方向禁止通行东西方向缓行，南北方向禁止通行东西方向禁止通行，南北

5、方向通行东西方向禁止通行，南北方向缓行三、电路设计1.直流稳压电源电路220V电源经过降压，整流，滤波后变成直流电，在经过三端稳压源降压到5V，电路图如图2所示。图2直流稳压电源172.秒脉冲电路部分这部分是整个电路的脉冲输入部分，是计数器计数的根本，设计时依靠Multisim工具栏选出我们设计所需的元件可得原理图如图3所示。图3555秒脉冲产生电路555构成的多谐振振荡器工作过程一般分为四个阶段：（1）暂稳态Ⅰ：电容C1由回路当Vc至R1至R2至C1至地充电，充电的时间常数为T1，电容C1上电位Vc随时间常数上升，趋向电源电压值，在此阶段内，输出电压

6、值Vo暂稳态在高电平。（2）自动翻转：当电容上电位升到2/3Vcc时，触发器置0，同时放电BJTT导通，此时V0由高电平跳变为低电平，电容C1的充电过程结束。（3）暂稳态Ⅱ：由于此刻为低电平，因此放电管Td导通且饱和，电容C1通过回路C1到R2到放电管Td到地放电，放电时间常数T2,电容上电位Vc按指数规律下降，趋向0V,同时使输出Vo暂稳态在低电平。（4）自动翻转：当电容上电位Vc下降到1/3Vcc时触发器置1，输出电压Vo则由低电平跳变到高电平，电容C1的放电过程结束。如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波.其周期算法为：T1=(R1+R2)

7、Cln2T2=R2Cln2所以时间周期和振荡频率就是：T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2f=1/T17在这里我们选择R1=R2=47kΩ，R10=2kΩ,C1=10uf，C2=100nF即由上述公式计算:T=(R1+2R2)Cln2=1sf=1/T=1Hz即可输出1HZ方波脉冲，满足所需要求。3.信号灯转换和倒计时部分这两部分电路是电路实现对交通灯控制的核心，交通灯状态的转换主要依靠这两部分电路（1）信号灯转换及显示电路部分信号灯转换器由计数器CT74163构成，计数器CT74163是一个具有同步清零﹑同步置数﹑保持、计数四个功能的4位二进制同步

8、计数器。74LS163的引脚图及其功能表如图4和表2所示：表274163功能表RLDP(S1)