十字路口交通灯电路设计及仿真.doc

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1、.电子科技大学物理电子学院电子技术实验报告课程名称电子技术应用实验实验项目名称交通控制灯学号姓名指导老师2015年1月2日电子技术应用实验实验报告（九）Word资料.一实验项目名称交通控制灯实验内容：设计并实现一个十字路口的交通控制灯电路。使十字路口的交通灯以以下规律亮和灭: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。二

2、实验时间计划表主要任务计划时长实际时长完成情况提出方案1hour2hour完成搭建电路5hour4hour完成仿真完成报告4hour4hour完成三方案论证方案一：基于时钟数字芯片电路：利用时钟数字芯片产生时钟信号，用计数器芯片及常用门电路构建交通灯状态机电路。方案二：基于单片机的交通灯：利用单片机作为控制系统，通过编程实现对交通灯时序的控制。方案三：基于Multisim的交通灯：用MultisimWord资料.来仿真操作简单，可视化程度高，容易检查出电路错误，以便及时修改综合以上几种方案，时钟芯片电路的

3、设计过于复杂繁琐；单片机方案虽然简洁，但是跟我们这门课关系不大；而Multisim的方案既简单，又合数字电路有很大的关系，选择方案三，设计电路中，所需时钟信号由555多谐振荡器及计数实现的分频电路产生，黄灯闪烁可通过连续亮0.5秒和灭0.5秒来实现，控制信号则由门电路组合产生，并在Multisim中进行电路的连接、仿真和调试。四电路原理简介如图，交通灯系统框图由秒脉冲发生器，定时器，分频器，控制电路和交通信号灯组成。本实验中状态的变化周期为64秒，因此我们可以首先产生一个秒脉冲，再通过一个1/2频分频器将

4、其周期变为2秒，而后将产生的信号作为该定时器（主要为一个模16计数器）的时钟信号，将时钟信号的进位端再连到一个1/2频分频器，上述电路即可构造出一个周期为1秒*2*16*2=64秒的区间信号。各种交通信号灯的亮灭即相应接入信号的有效和无效。而控制译码电路即前面所产生各个信号的门电路组合，通过门电路组合使接入信号灯的信号在64秒的周期内不同的时段满足相应的有无效要求，具体方案见单元电路设计。Word资料.五单元电路设计1.秒脉冲发生器电路：脉冲发生器为555构成的多谐振荡器，发出频率为1HZ的脉冲信号，可分

5、频后作为定时器的触发源和控制电路的输入信号。当我们选择C1=10uf，C2=10nf时，由555的计算公式得：f=1／（R1+2R2）C㏑依照要求f=1Hz，经计算可以得出R1=R2=47kHz可以基本符合要求2.分频器电路：它的作用是将产生的周期为1秒的脉冲信号变为周期为2s，第二个则是将定时器产生的定时信号在时域拓宽为2倍，最终实际得到了一个完整的64秒周期；可以通过74ls90以二进制计数器接法模式实现。Word资料.3.定时器电路：定时器实际上是由74ls163构成的一个计数器电路，它的模为16，

6、作为基础加以2次分频后产生完整的64秒周期，用以控制电路所需求的输入信号。4.控制译码及交通灯电路：由简单门电路构成，可根据控制电路的输出改变交通信号灯开关情况，从而将数字信号译码为灯的亮灭。具体而言，南北方向：红灯输入信号：QA绿灯：QA’RCO黄灯：QA’RCOOUT;东西方向:红灯输入信号：QA’绿灯：QARCO’黄灯：QARCOOUT注：信号之间为与，’表示非。Word资料.最终可以将64秒的周期不同区间内得到不同的控制信号，即交通指示灯的亮灭。六总电路图Word资料.七实验数据整理及结果分析示波

7、器仿真得555产生的1Hz脉冲信号波形：仿真出南北方向绿灯信号与红灯信号波形图比较：Word资料.仿真出南北方向绿灯信号与黄灯信号波形图比较：Word资料.其他仿真方法与之前大致相同由波形图可清楚看到该实验要求与仿真结果符合，验证成功。八实验中遇到的问题及解决办法脉冲频率问题：用公式f=1／（R1+2R2）C㏑2得出的频率为1Hz，但在Multisim软件中用示波器根本无法显示明显的脉冲。但将频率设置为100Hz左右时便可得脉冲。但在焊电路板时候，仍然要用1Ｈｚ的元件连接电路。并且在它也影响仿真时交通信号

8、灯的变化速度，刚开始时远远多于30s后才会出现变化，最后通过将仿真离交互参数设置里的终止时间由1e+050变为1e+030后电路便和预期结果大致相同。九实验结论我们通过运用数电知识与电子技术实验所学到的555多谐振荡器及计数器构成方法，可以成功设计十字路口交通灯电路。同时在此过程中，我们可以掌握如何从现实问题中提取出相应电路问题，并且在熟悉各个电路元件和集成电路的基础上，加以模块化思想，最终一步一步设计出解决问题的电路方案的能