电子技术应用实验仿真.pdf

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1、电子技术应用实验仿真报告交通控制灯电子技术应用实验仿真实验题目______姓名__________学号___指导老师____________电子技术应用实验仿真报告交通控制灯一、实验项目名称___交通控制灯___二、实验内容设计并实现一个十字路口的交通控制灯。具体要求为：以4个红色指示灯、4个绿色指示灯和4个黄色指示灯模拟路口的东、西、南、北4个方向的红、绿、黄交通灯。控制这些指示灯，使它们按下列规律亮和灭：1.东、西方向绿灯亮，南、北方向红灯亮。东、西方向通车，时间30秒；2.东、西方向黄灯闪

2、烁，南、北方向红灯亮，时间2秒；3.东、西方向红灯亮，南、北方向绿灯亮，南、北方向通车，时间30秒；4.东、西方向红灯亮，南、北方向黄灯闪烁，时间2秒；5.返回1，继续运行。设计提示：(1）黄灯闪烁可通过连续亮0.5秒，灭0.5秒实现；(2）设计中的时钟信号可由555多谐振荡器及分频电路产生。实验内容及要求：设计满足要求的电路，并在Multisim中进行电路连接、仿真和调试。在试验报告中简要地说明实验原理，画出实验电路图，在实验报告相应位置附上实验中的仿真结果和波形。三、方案论证为满足黄灯闪烁，

3、即连续亮0.5秒，灭0.5秒的目的，设计中的时钟信号由555产生周期为0.5秒，即频率为2Hz的基信号，以不单设分频电路，而是将模为64的计数器转化为模128的计数器，达到简化实验步骤的目的。控制模块是整个仿真的核心，总体分为4个步骤实现，即前60个计数为东、西方向绿灯亮，南、北方向红灯亮状态，后4个计数为东、西方向黄灯闪烁，南、北方向红灯亮，后60个计数为东、西方向红灯亮，南、北方向绿灯亮，最后4个计数为东、西方向红灯亮，南、北方向黄灯闪烁。以此列出状态表，得到表达式，实现对东西南北四个方向交

4、通灯的控制。具体实验过程如下频率为2Hz的信号源模128的计数器控制电路东西、南北方向的红黄绿灯图1实验流程图电子技术应用实验仿真报告交通控制灯四、电路器件原理简介本实验所用到的器件有555多谐振荡器，74LS163D计数器，门器件和数字探针。其中，555多谐振荡器用来构成频率为2Hz的信号源，2片74LS163D构成模128的计数器，用门器件构成组合逻辑电路控制交通灯的亮灭，红黄绿的数字探针代表东西和南北方向的交通灯。具体介绍如下：4.1555多谐振荡器多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器

5、，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。4.1.1电路组成图2电路组成图用555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示：图中电容C、电阻R和R作12为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R、1R相连处，用以控制

6、电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF2电容接地。4.1.1工作原理电子技术应用实验仿真报告交通控制灯图3工作原理图多谐振荡器的工作波形如图3所示：电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，VV0，所以555定时器c状态为1，输出V为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcco对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出V的正向脉冲宽度tow1tR0.

7、7RC（1）w112暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度tw2tR0.7C（2）w22振荡周期TTttR0.72RC（3）ww1212输出信号的占空比dttRRww1112d（4）TttRR2ww1212为此为了实现理想的信号源，利用上式便可得出。4.274LS163D计数器计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。74LS163的外引线排列图如图4所示。图中，CR是低电平有效的同步清零输入端，LR是低电平有效才

8、同步并行置电子技术应用实验仿真报告交通控制灯数控制端，CTp、CTt使能端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，D0～D3是数据输出端。图4引脚图其功能表如表1所示表1功能表由两片74LS163级联便可实现模128的计数器。五、单元电路设计5.1信号源设计TttRR0.72Cww1212ttRR(5)ww1112dTttR2Rww1212为此为了实现频率为2Hz，即周期为0.5s，占空比为60%的555多谐振荡器，先确定C为10uF，由上式联立求解得到R、R分别为14.43K、28.8