基于Multisim的交通信号灯
基于Multisim的交通信号灯
电子技术课程设计报告题目：基于Multisim的交通信号灯学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：机械与电气工程学院制2016年11月交通信号灯设计机械与电气工程学院自动化专业1设计的任务与要求1.1课程设计的任务1、进一步熟悉数字电路中计数器，译码器，555定时器等中规模逻辑器件的综合使用。
2、探究，学习可编程交通信号灯的工作原理。
3、了解使用数字电子电路知识来解决电子线路的实际问题的能力。
以便更好掌握所学的知识，培养一定的动手能力。
1.2课程设计的要求1、要求使用555定时器、计数器。
2、要求东西亮灯一致，南北亮灯一致。
3、东西亮绿灯和黄灯时，南北亮红灯；南北亮绿灯和黄灯时，东西亮红灯，黄灯亮时每秒种闪亮一次，红灯亮35s，绿灯亮32s，黄灯3s。
4、东西、南北方向除了有红（R）、黄（Y）、绿（G）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）；2交通信号灯设计方案制定2.1交通信号灯设计的原理电路大体上可分为三个部分，即：主控制电路部分、计数器部分、红绿灯控制部分。
红绿灯控制部分的门电路较多，需要占用较大的空间；主控制电路部分分布在系统的各个部分，可以说是系统的灵魂，它对整个系统进行着控制。
计数器部分比较简单，主要是进行计数并且产生进位信号。
2.2交通信号灯设计的技术方案交通灯原理控制如上图所示，它主要由秒脉冲发生器、定时器、译码器、控制器等部分组成。
利用555定时器产生秒脉冲送至74LS192减法计数器，控制74LS192做减法计算。
状态控制电路74LS162进行交通信号灯之间的转换。
74LS138输入端接74LS162输出端，再对74LS192进行预置数。
3交通信号灯设计方案实施3.1交通信号灯单元模块功能及电路设计3.1.1 1s 脉冲发生器以555定时器接外接电路形成多谐荡器，输出频率为1Hz 的脉冲信号，用作74LS162计数器及74LS192减法计数器的CLK 信号。
基于Multisim13的交通信号灯控制器的设计与仿真
０ 引 言
交通信号灯控 制器通过控制十字路 口红 、 黄、 路灯 的亮灭 ， 来指挥车辆和行 人 的安全通 行 ， 以实现十字 路 口交通管 理的 自 动化 ， 本 设计运用逻辑 电路知识结合仿 真软件 ， 实现 主干道和 支干道 两个方 向通行 时间相 等的控制 并配有倒 计 时显示． 本文 的仿真软件为 Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍｌ ３ ， 是一款用软件 的方式虚 拟电子与电工元器 件 、 仪表、 仪 器的 Ｅ Ｄ Ａ仿真工具 ， 利用 Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ可 以实现
基于Multisim的城市交通信号灯控制系统的仿真
路图。我们用上述 的 Ｒ红 色） （ 来进 行说 明： 先打开 Ｍｕｔ ｉ ｌｓｍ的 ｉ 逻辑 转换 ｛（ｏｉ ｏ ｖｒ ｒ， ￣ Ｌ ｇｃＣ ｎ ｅｔ ）在其 面板上按真值表输人数据 ， ． ｅ
如图 ３ 示。 所
创建 电路 ， 形象逼真 ， 操作方便 ， 非常适 合电子信息专业课程的
教学和仿真实验。目前已在电子设计 和各大学的电工 电子类课 程的教学领域 内取得 了广泛的应用。 本文就城市交通信号灯的 电路设计 ， Ｍｕｔ ｉ 用 ｌｓ ｉ ｍ搭建一完善 的、 自动 定时 、 能 红黄绿三
２２ 系统 工 作流 程 图 ．
Ｑ ’
０
ｌ ０ １
Ｙ
０
ｌ ０ ０
Ｒ
１
１ ０ ０
ｖ
０
０ ０ １
ｇ
０
０ １ Ｏ
设 主 干道 绿 灯 时 间 为 Ｔ 黄 灯 时 间 Ｔ：红 灯 时 间 为 Ｔ 。 ，
色交 替显 示 的 电 路 ， 其 进行 仿 真 验证 。 并对
Ｉ 甲Ｌ
匝菌五 Ｌ一 五固
２ 整体 规划
２１ 系统 工作 要 求 ．
四 种 控 制 状 态 Ｏ
０
０ １ １
图 ２ 系统 硬 件 结构 框 图
表 １真值表
主 干 道 Ｒ
０
０ １ １
支 干 遒 Ｇ
１
０ ０ ０
假设 十字路 口的两条道路 ， 四个路 口均有红黄绿三色交通 灯， 并且有数字显示还剩余多少时间将改变信号灯。 求： 要 两条
干道 交替通行 ， 初始时间由预置数 电路设置 ； 绿灯跳 变成 红灯 时， 黄灯亮几秒钟 ， 用以缓 冲滞 留车辆。当计数器 跳变 到零时 ， 要能立即进行信号灯 的转换 （ 时间可在 Ｏ ９ ｓ － ９ 内任意控制 ） 。
Multisim交通灯控制系统实验报告
本科实验报告实验名称：交通灯控制系统的设计与实现一、实验名称：交通灯控制系统的设计与实现二、实验目的：运用Multisim仿真软件和所学知识，设计并实现简单的数字系统。
三、实验原理1. 利用门电路组合逻辑实现译码功能（两输入，六输出（四种状态））2. 利用74LS161N元件分别组成16秒长计时和5秒短计时器3. 利用门电路组合逻辑实现多路选择器功能四、实验环境Ｍultisim 10仿真软件平台五、设计思路和基本原理1.设计思路：（１）用AR 、AY、AG、BR、BY、BG分别代表甲干道的红、黄、绿灯以及乙干道的红、黄、绿灯，根据实验要求，AR 、AY、AG、BR、BY、BG的真值情况如下表：A R A Y A GB R B G B G0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 01 0 0 0 0 1 11表格 1该过程可以抽象为四个过程，因而选取两个状态变量S 0、S 1;对四种状态进行进行编码得到表格２的结果：表格 ２写出逻辑表达式并用卡诺图化简表达式得到：表格 3根据表格３的函数表连接译码器子电路。
如下图所示：S 0S 1A RA YA GB RB GB G0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 111A R = S 0B R = S 0’ A Y = S 0’S 1 B Y = S 0S 1’ A G = S 0’S 1’B G = S 0S 1图片１（２）S0、S1为状态变量，因此下一步的关键就是分析时序逻辑，利用时序逻辑产生一个S0、S1的四个状态不断循环的时序电路，得到状态循环：根据上面的状态图得到状态表：分析状态可知，这是一个两位的时序电路，因此确定需要选用两个触发器来完成电路的实现，确定选用JK触发器来完成电路的设计，查阅JK触发器的状态转换表，对比现态和次态的关系进而得到JK触发器的卡诺图，进而得到：J0 = S1K= S1’J1 = S’K1= S故可以得到实验设计的时序逻辑部分电路图：图片４（３）根据实验要求，以S0、S1表示状态，存在如下循环：现在状态时间（s）次态00 16 0101 5 1111 16 1010 5 0000 16 01故关键是设计一个二选一的选择器对１６秒计数器和５秒计数器选择脉冲，用Ｔ表示选择的脉冲来源，Ｔ＝０表示选择１６秒一次上升沿，Ｔ＝１表示选择５秒一次上升沿，得到表格６：表格 ６因而可以得到二选一选择器的电路图：（４）接下来设计秒短计时和16秒长计时器，用到芯片为74LS161，实现技术功能，其中5秒短计时要在计数为5，也就是输出为0101时实现进位输出和自动清零功能，同理16秒长计时要在计数为16，也就是输出为1111是实现进位输出和自动清零功能。
基于Multisim的交通灯控制电路系统仿真设计
0.引言Multisim 具有丰富的仿真分析能力并且以Windows 为基础的EDA 仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
通过Multisim 可以交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。
它是EDA 仿真设计系统的一个重要组成部分。
EDA 代表了当今电子设计技术的最新发展方向，其基本特征是设计人员以计算机为工具，按照自顶向下的设计方法。
随着EDA 技术的发展，可以利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验。
目前，在这类仿真软件中，“虚拟电子实验台”—————Multisim 较为优秀，其应用逐步得到推广。
这种新型的虚拟电子实验技术软件，在创建实验电路时，元器件、测试仪器均可直接从屏幕图形中选取，且仪器的设置、使用和数据读取方法以及外观都与现实中的仪表非常相似。
实际工作中可以利用此软件实现计算机仿真设计与虚拟实验，并且设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；仿真时可方便地对电路参数进行测试和分析，可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图，并且在实验中不消耗实际上的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，从而降低了实验成本低，加快了实验速度，提高了实验效率高。
基于上述优点，我们利用虚拟实验室中的虚拟仪器来组织完成交通灯控制电路的仿真设计。
1.交通灯控制器原理假设有个十字路口，分别有A 、B 两条交叉的道路，交通灯的控制方式为：A 街道先出现在绿灯（3S ）、黄灯（1S ）时，B 街道为红灯（4S ）；而A 街道为红灯（4S ）时，B 街道出现绿灯（3S ）、黄灯（1S ）；如此循环。
交通灯控制的一个循环为8S ，而采用一片同步十进制计数74LS160来完成时间控制，相当于模8的计数器。
2.电路设计2.1真值表假设A 、B 街道的绿、黄、红灯分别用GA 、YA 、RA 和GB 、YB 、RB 表示，交通灯控制电路的真值表如表1所示：表1交通灯控制电路逻辑真值表2.2设计模8计数器2.2.174LS160简介74LS160是同步10进制计数器，其管脚排列如图1所示：其中A 、B 、C 、D 为预置数输入端，LOAD 为预置数控制端，CLR 为异步清零端，ENP 和ENT 为计数器允许端，CLK 为上长沿触发时钟端，RCO 为输出的进位信号，QA 、QB 、QC 、QD 为十进制输出端。
基于Multisim与逻辑门电路的交通灯检测电路设计
基于Multisim与逻辑门电路的交通灯检测电路设计作者：吕萌李丹来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2015年第01期摘要：Multisim是一款稳定性强，操作简单的电子设计软件。
本文利用该软件，与若干门电路，来设计一个检测交通灯是否正常工作的简易检测电路。
通过实验仿真，说明利用Multisim软件可以设计出这种检测电路。
关键词：门电路 Multisim 交通灯检测1 Multisim软件简介Multisim作为一款专门的软件，主要用于电子线路的仿真与设计，为 Windows下运行的个人桌面电子设计工具， Multisim是一个完整的集成化设计环境。
Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决计算机因配置低端而不能解决实际工作这一现实问题。
用户可以将理论知识用计算机进行仿真，同时可以用虚拟仪器技术创造出真正的仪表。
2 交通灯检测电路设计2.1 逻辑转换器Multisim对EWB的元器件库进行了扩充，主要包括基本元件、半导体器件、运算放大器、DAC、ADC及其他各种部件，并且通过元件编辑器，用户可以自行创建、修改所需的元件模型，通过网站或其代理商进一步获得元件模型的扩充，以及更新服务等。
本文利用逻辑转换器进行逻辑分析，最终将分析好的真值表转换成逻辑表达式。
利用逻辑转换器，可以大幅度地减少设计人员的工作量，并且可以任意调整逻辑值，如图1。
打开逻辑转换器之后，激活A、B、C三个按钮，点击之后，逻辑转换器自动把二进制的0-7显示出来，按照交通灯检测电路的设计思想，将输出部分调整到合适的逻辑，如图2所示。
设计好真值表之后，点击右侧菜单里面的第三个选项，逻辑转换器会根据设计好的真值表自动填充逻辑表达式，如图3所示。
同样的，也可以选择右侧的第四个选项，这个选项是根据真值表自动生成化简后的逻辑表达式，也可以设计出交通灯检测电路。
本文采用自动生成最简化的逻辑表达式的办法。
2.2 电路设计与仿真Multisim的分析手段比较完备，除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析等分析外，Multisim 新增了直流扫描分析、批处理分析等，使得一般电子电路的分析设计要求，在一定程度上都能够得到满足。
基于Multisim的红绿灯控制器仿真实现综述
基于Multisim的红绿灯控制器仿真实现摘要介绍运用Multisim仿真软件, 设计一个十字路口交通灯控制器。
该控制器实现了对十字路口交通信号灯控制。
利用Multisim这种高效的设计平台, 能够方便地设计电路, 并用虚拟仪器库进行仿真以及验证电路是否达到设计要求。
与传统的设计方法相比, 它具有省时、低成本、高效率的优越性。
关键词：Multisim，交通控制器，EDA，CADDesign and Simulation of Traff ic Lights Controller at theCrossroads Based on MultisimAbstractA traffic lights controller at the crossroads was designed based on Multisim simulation software, and the traffic signal lights control at the crossroads was realized. It is easy to design the electric circuit by using high efficient Multisim design platform, make the simulation by virtual instrument libraries, and verify the electric circuit whether or not meet the design requirements. It has superiority of time saving, low-cost and efficient by comparing with the traditional design method. Keywords: Multisim, traffic controller, EDA, CAD目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2交通信号灯控制电路的概述 (1)2 单元模块 (3)2.1电源模块 (3)2.2秒脉冲发生模块 (3)2.3计数模块 (4)2.4逻辑电路模块 (5)2.5分频器模块 (6)3 数字电子钟电路的仿真与调试 (8)3.1交通信号灯控制电路的仿真 (8)3.2交通信号灯控制电路的实现 (8)3.3调试方法 (9)4 调试中出现的问题和解决方法 (10)5 结语 (11)参考文献 (12)1 绪论1.1引言随着计算机与微电子技术的发展, 电子设计自动化EDA领域已成为电子技术发展的主体。
基于Multisim 10的十字路口交通灯控制器的设计与仿真
基于Multisim 10的十字路口交通灯控制器的设计与仿真发表时间：2011-5-20 聂茹来源：万方数据关键字：Muhisim 10交通控制器EDA CAD信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享介绍运用Multisim 10仿真软件，设计一个十字路口交通灯控制器。
该控制器实现了对十字路口交通信号灯控制。
利用Multisim 10这种高效的设计平台，能够方便地设计电路，并用虚拟仪器库进行仿真以及验证电路是否达到设计要求。
与传统的设计方法相比，它具有省时、低成本、高效率的优越性。
0 引言随着计算机与微电子技术的发展，电子设计自动化EDA领域已成为电子技术发展的主体。
EDA(Electronic Design Automation电子设计自动化技术)是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，它在教学、科研、产品设计与制造等方面发挥着巨大的作用。
Multisim 10是一款知名的EDA仿真软件，由加拿大IIT公司予2007年推出最新版本。
在Windows环境下，Multisim 10软件有一个完整的集成化设计环境，它将原理图的创建、电路的测试分析、结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中。
在搭建实际电路之前，采用Multisim 10仿真软件进行虚拟测试，可使实验方法和实验手段现代化，扩展实验容量，使实验内容更完备，提高了实验效率，节省大量的实验资源。
Multisim 10软件进行设计仿真分析的基本步骤为：设计创建仿真电路原理图一电路图选项的设置一使用仿真仪器一设定仿真分析方法一启动Multisim 10仿真。
下面介绍以Multisiml0为平台设计一个十字路口交通控制器系统的过程。
1系统概述在城镇街道的十字路口中，为保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯。
图1是一个典型的十字路口的平面位置示意图：有主干道和支干道两条道路，每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯。
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电子技术课程设计报告
题目：基于Multisim的交通信号灯学生姓名：
学生学号：
年级：
专业：
班级：
指导教师：
机械与电气工程学院制
2016年11月
交通信号灯设计
机械与电气工程学院自动化专业
1设计的任务与要求
课程设计的任务
1、进一步熟悉数字电路中计数器，译码器，555定时器等中规模逻辑器件的综合使用。
2、探究，学习可编程交通信号灯的工作原理。
3、了解使用数字电子电路知识来解决电子线路的实际问题的能力。
以便更好掌握所学的知识，培养一定的动手能力。
课程设计的要求
1、要求使用555定时器、计数器。
2、要求东西亮灯一致，南北亮灯一致。
3、东西亮绿灯和黄灯时，南北亮红灯；南北亮绿灯和黄灯时，东西亮红灯，黄灯亮时每秒种闪亮一次，红灯亮35s，绿灯亮32s，黄灯3s。
4、东西、南北方向除了有红（R）、黄（Y）、绿（G）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）；
2交通信号灯设计方案制定 交通信号灯设计的原理
电路大体上可分为三个部分，即：主控制电路部分、计数器部分、红绿灯控制部分。
红绿灯控制部分的门电路较多，需要占用较大的空间；主控制电路部分分布在系统的各个部分，可以说是系统的灵魂，它对整个系统进行着控制。
计数器部分比较简单，主要是进行计数并且产生进位信号。
交通信号灯设计的技术方案
部分组成。
利用555定时器产生秒脉冲送至74LS192减法计数器，控制74LS192做减法计算。
状态控制电路74LS162进行交通信号灯之间的转换。
74LS138输入端接74LS162输出端，再对74LS192进行预置数。
3交通信号灯设计方案实施
交通信号灯单元模块功能及电路设计 1s 脉冲发生器
以555定时器接外接电路形成多谐荡器，输出频率为1Hz 的脉冲信号，用作74LS162计数器及74LS192减法计数器的CLK 信号。
由脉冲频率公式：
f=1/(R 1+2R 2)C
要使f=1Hz ，可选择R1=43K ，R2=50K ，C=10uF 。
形成电路
图2 脉冲发生器
状态控制单元
主控电路属于时序逻辑电路，状态控制器是系统的核心部分，通过74LS162控制主支干道红绿黄灯亮灭的四中种装态S0（南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮），S1(南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮)，S2（南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮），S3（南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮）。
令灯亮为“1”、灯灭为“0”,南北干道红绿黄等分别为R1、G1、Y1,东西干道红绿黄等分别为R2、G2、Y2，东西、南北方向交通信号灯的工作是同时进行的。
前25
秒南北方向绿灯亮东西方向红灯亮，之后5秒南北方向黄灯亮.东西方向红灯亮，之后25秒南北方向红灯亮东西方向绿灯亮，接着5秒南北方向红灯亮.东西方向黄灯亮，一次循环为60秒。
状态流程图如下：
74LS162输出为0011时置数，接成四进制计数器，CLK接状态转换控制信号。
图4 状态控制电路
初值预置单元
当交通灯控制系统开始工作时，该部分电路将实现各种状态的转换功能。
由于Multisim的问题，本来预置数为25、5、25、5，现在根据原理，预置数要改为35、5、35、5，将数码管显示南北方向绿灯和东西方向红灯的预值（25秒），预置：0011、0101；当其减到0时，计数器产生借位，此时南北绿灯和东西方向红灯同时灭。
然后将南北方向黄灯和东西方向红灯的预值（5秒），预置0000、0101；重复上述转换功能，实现倒计时计数功能。
图5 初值预置电路
用两片计数器74LS192接成百进制减法计数器，低位片的借位输出端接高位片的脉冲输入端。
高位的借位端用作主控制电路翻转的脉冲信号来完成状态的改变，同时主控制电路的输出状态又控制了减法计数器的下次计数的初值。
由置数模块采用译码器（74LS138）译码。
减法计数器的十位和个位分别接译码器和静态数码管来显示时间的倒计时。
通过电路与静态显示管来循环显示25、5、25、5这四个数
图6 数字显示电路
交通信号灯电路参数计算及元器件选择
交通信号灯系统整体电路图
元器件清单
4交通信号灯设计的仿真实现
仿真软件介绍
电子线路仿真软件是美国NI公司开发的多功能EDA高层次工具软件，不仅仅局限于电子线路的虚拟仿真，而是其在LabVIEW虚拟仪器、单片机仿真等技术方面都有更多的创新和提高。
它采用直观的图形界面创建电路，在计算机屏幕上仿真实验室的工作平台，绘制电路图需要的各种元器件，电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器，可以用比传统实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器的测量方法，
并能解决传统电子实验过程中既繁琐、费时，又不便进行观测开路、短路、漏电和过载等情况，因此非常适合电子技术课程的教学和实验。
交通信号灯设计仿真实现
5 总结及心得体会
设计过程中遇到的问题及解决方法
第一次仿真：数码管无法进行倒计时功能，原因是５５５定时器的ｖｃｃ没有接好。
第二次仿真：数码管倒计时间过快，
5. 2设计体会
通过本次课程设计，对数字电路的基本知识有了更加深刻的印象，对555定时器有了更深的认识，完成了交通灯的设计。
对以前所学的电子电路和数电知识既是巩固又是发展。
学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。
通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。
在这次课程设计中，培养了实际运用理论的能力，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次难得的实践机遇，也是一个宝贵的精神财富。
参考文献
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