交通信号灯课设说明书正

《数字电子技术》课程设计

题目交通信号灯控制电路的设计与仿真系 (部) 机电工程系

班级电子信息工程1202

姓名杨博文

学号 9312120120

指导教师王枫王宽

2014年12月15日至 12月26日共2周

2014年 12月 25 日

数字电子技术课程设计课程设计任务书

课程设计成绩评定表

目录

1 引言 (1)

2 Multisim的简介 (3)

3 设计过程 (4)

3.1 总体设计要求 (4)

3.2 控制电路的特点 (5)

4 单元模块 (6)

4.1 电源模块 (6)

4.2 秒脉冲发生模块 (6)

4.3 计数模块 (8)

4.4 分频模块 (9)

4.5 控制电路模块 (11)

5 交通信号灯的仿真与调试 (14)

5.1 电路的仿真 (14)

5.2 交通灯完整功能的实现 (16)

5.3 调试方法 (17)

5.4 调试中出现的问题、原因分析及解决方法 (17)

6 心得体会 (21)

参考文献 (22)

附录Ⅰ器件明细表 (23)

附录Ⅱ仿真原理图 (24)

1 引言

随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯（红黄绿三种标志）于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生使城市交通大为改善。

黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一声冷汗。他反复琢磨，终于想到了在红绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红黄绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。从最早的手牵皮带到20

世纪50年代的电气控制，从采用计算控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化，自动化上不断地更新，发展和完善。

技术基础是高等学校弱电类各专业的一门重要的技术基础课程。这门课程发展电子迅速、实用性和应用性强，侧重于逻辑行为的认知和验证。

随数字着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。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，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，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。

同时也随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速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高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。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城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，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。为此，本次设计完成的就是交通灯设计。以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。

本系统由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，555定时器输出脉冲信号，译码器输出两组信号灯的控制信号，控制电路控制定时器和译码器的工作，驱动电路驱动六只三色

LED工作。最后用电路仿真软件绘制出红绿灯的完整电路图。对电子技术的学习起到了良好的辅助作用。

2 Multisim的简介

EDA（电子设计自动化）技术是一门以计算机为工作平台进行电子产品自动化设计的技术，利用EDA工具，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出PCB版图的整个过程在计算机上自动完成。EDA的软件很多，其中Multisim是目前最为流行的电路仿真软件，是广大专业及业余电路设计人员及在校大学生设计电路的得力工具。

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

Multisim 10通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路;通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为；借助高级电路分析, 理解基本设计特征；通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试；通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间。

NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。