交通信灯电路设计与仿真
基于EDA的交通信号灯电路的设计与仿真
基于EDA的交通信号灯电路的设计与仿真传统的交通信号灯控制电路的设计是基于中、小规模集成电路，电路元件多、焊接复杂、故障率高、可靠性低，而且控制系统的功能扩展及调试都需要硬件电路的支持，为日常维护和管理增加了难度。
目前很多城市的交通信号灯还是应用传统的电路设计，一旦交通信号灯出现故障，不能及时维修和处理，势必会造成道路的交通混乱。
通过技术的改进，采用基于EDA技术的交通信号灯控制电路弥补了传统设计中的缺点，通过VHDL语言编写系统控制程序，利用软件控制整个系统的硬件电路，还可以利用EDA集成开发环境对交通信号灯的设计进行仿真，验证设计结果是否实现。
改进后的交通信号灯电路组成元器件少，可靠性高，操作简单，实现可扩展功能。
1 交通信号灯控制电路1.1 交通信号灯工作原理基于FPGA的交通信号灯控制电路主要用于甲乙两条车道汇合点形成的十字交叉路口，甲乙两车道各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序的通行。
两组红绿灯分别对两个方向上的交通运行状态进行管理，红灯亮表示该道路禁止通行，黄灯表示停车，绿灯表示可以通行;倒计时显示器是用来显示允许通行或禁止通行的时间，以倒计时方式显示交通灯闪亮持续时间。
为每个灯的闪亮状态设置一个初始值，指示灯状态改变后，开始按照初始值倒计时，倒计时归零后，灯的状态将会改变至下一个状态。
交通灯两车道的指示灯闪亮状态是相关的，每个方向的灯闪亮状态影响着另一个方向的指示灯闪亮状态，这样才能够协调两个方向的车流。
甲乙两车道交通灯工作状态如表1所示，其中“1”代表点亮，“0”代表熄灭。
当甲车道绿灯亮时，乙车道对应红灯亮，由绿灯转换红灯的过渡阶段黄灯亮。
同理，乙车道绿灯亮时，甲车道的交通灯也遵循此规则。
当出现特殊情况时，各方向均亮红灯，倒计时停止，特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续运行。
1.2 交通信号灯电路结构根据交叉路口交通灯工作原理，图1为交通信号灯控制电路的原理图。
毕业设计基于PLC的智能交通灯的设计
毕业设计基于PLC的智能交通灯的设计随着科技的快速发展，智能化已经成为了交通系统的重要发展方向。
在城市交通管理中，智能交通灯控制系统发挥着至关重要的作用。
本文将介绍一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的智能交通灯设计，旨在提高交通效率，确保交通安全，并改善交通环境。
一、设计背景与目的城市交通问题一直是困扰人们的难题，高峰期的拥堵和交通事故频发等问题给人们的生活带来了诸多不便。
传统的交通灯控制系统已无法满足现代交通的需求，因此需要一种更加智能化、高效的交通灯控制系统来解决这些问题。
本设计的目的是通过PLC技术，实现交通灯的智能化控制，提高道路通行效率，减少拥堵和交通事故的发生。
二、设计方案1、系统架构本设计采用PLC作为核心控制器，通过传感器采集道路交通信息，如车流量、车速、车道占有率等，根据采集到的信息对交通灯进行智能控制。
同时，系统还包括人机界面（HMI），以便工作人员对系统进行监控和调试。
2、硬件选型PLC选用具有强大计算能力和稳定性的西门子S7-1200系列，该系列PLC具有丰富的IO接口和通信端口，适合用于本设计的控制需求。
传感器选用海康威视的车流量检测器，能够实时监测道路车流量，为PLC提供控制依据。
HMI选用昆仑通态的触摸屏，能够直观地展示系统运行状态和交通信息。
3、软件设计软件部分包括PLC程序和HMI界面设计。
PLC程序主要实现道路交通信息的采集、处理和交通灯的控制逻辑。
HMI界面设计则要实现系统状态的监控、交通信息的展示和人工干预等功能。
软件设计采用模块化的思路，便于后续的维护和升级。
三、功能特点本设计的智能交通灯具有以下功能特点：1、实时监测：通过传感器实时监测道路车流量、车速和车道占有率等信息，为PLC提供控制依据。
2、智能控制：根据监测到的交通信息，PLC能够实现交通灯的智能控制，包括绿灯时间的动态调整、红灯时间的优化分配等，以提高道路通行效率。
3、安全保障：通过实时监测车流量和车速等信息，系统能够及时发现交通事故的风险，并采取相应的控制策略，保障交通安全。
十字路口智能交通红绿灯灯控制系统设计与实现
《工程实践》设计任务书工作任务及要求任务：利用CAN总线以及单片机知识，设置各路口信号灯控制装置为节点，共同构建实现交通信号灯控制系统。
技术指标及要求：1、按实际交通灯控制规程控制；2、利用CAN总线传输车流量信号到主控器实现各十字路口现场信号灯控制，单片机控制器实现东西、南北两个方向信号灯的选定、时间增减、急车强通功能。
（注：车流检测装置安放在各十字路口东西、南北道路方向，将检测到的信息传输至单片机进行处理，通过单片机编程技术实现信号灯绿、红切换及等待时间设定。
各路口车流量检测模块信号都通过各自的CAN 总线接口模块完成。
单片机控制器负责CAN总线控制器初始化，控制实现数据的接收和发送等通信任务）；3、CAN总线收发器与CAN总线接口部分需采用一定的安全和抗干扰措施。
CAN控制器不直接与CAN收发器相连，需通过高速光电隔离器芯片实现总线各节点间的电气隔离。
（强调：光耦电路所米用的VCC和VDD电源必须完全隔离，否则采用光耦电路就失去了意义，可采用小功率电源隔离模块或不大于5V隔离输出开关电源模块实现）；4、当路口发生交通事故时，能强制A、B两路禁行；5、具有急车强通功能；6、设计并制作硬件电路，画出电路原理图，接电模拟调试；7、设计系统软件并进行仿真模拟调试；&软硬件联合调试，实现全部功能；9、完成设计说明书的撰写。
查阅文献［1］饶云涛，邹季军，郑勇芸•现场总线CAI原理与应用技术【M】，北京航空航天大学出版社［2］杜尚丰，曹晓钟，徐津.CAN、线测试技术及其应用【M，电子-r,lv 出版社［3］孙余凯•汽车电子技术与技能实训教程【M,电子工业出版社［4］邬宽明.C AN、线原理和应用系统设计【M】，北京航空航天大学出版社⑸杨金岩，郑应强，张振仁.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例【M l⑹闫玉德，俞虹.MCS-5单片机原理与应用［M］，机械工业出版社［7］胡学海•单片机原理及应用系统设计【M l,电子工业出版社［8］高福祥，张君•接口技术【M l,东北大学出版社［9］张志旺•用微处理器和总线控制号灯系统的方法简介，船舶设计通讯沙占友等•单片机外围电路设计，电子工业出版社《工程实践》设计方案报告系统原理框图和工作原理:系统模块框图本系统利用由主控电路、检测电路、显示电路、以及急车强通、车祸禁行电路共同构建实现交通信号灯控制系统。
数字电子技术仿真软件Multisim电路设计与仿真应用
第12章数字电子技术仿真软件Multisim 2001电路设计与仿真应用12.1 Multisim 2001软件介绍Multisim 2001是加拿大交互图像技术有限公司（IIT公司）推出的最新版本，其前身是EWB5.0（电子工作平台）。
目前我国用户所使用的Multisim2001以教育版为主。
Electronics Workbench 公司推出的以Windows为系统平台的板级仿真工具Multisim，适用于模拟／数字线路板的设计，该工具在一个程序包中汇总了框图输入、Spice仿真、HDL设计输入和仿真、可编程逻辑综合及其他设计能力。
可以协同仿真Spice、Verilog和VHDL，并能把RF设计模块添加到成套工具的一些版本中。
整套Multisim工具包括Personal Multisim、Professional Multisim、Multisim Power Professional等。
这种仿真实验是在计算机上虚拟出一个元器件种类齐备、先进的电子工作台，一方面可以克服实验室各种条件的限制，另一方面又可以针对不同目的（验证、测试、设计、纠错和创新等）进行训练，培养学生分析、应用和创新的能力。
与传统的实验方式相比，采用电子工作台进行电子线路的分析和设计，突出了实验教学以学生为中心的开放模式。
12.1.1 M ultisim 2001软件操作界面启动Multisim 2001软件后，首先进入用户界面如图12-1所示，Multisim 2001的界面基本上模拟了一个电子实验工作平台的环境。
下面分别介绍主操作界面各部分的功能及其操作方法。
图12-1 Multisim 2001的基本界面1. 系统工具条图12-2所示为Multisim 2001的系统工具条，可以看出，其风格与Windows软件是一致的。
系统工具条中各个按钮的名称及功能如下所示。
2.设计工具条Multisim 2001的设计工具条如图12-3所示，它是Multisim的核心工具。
实验二：Multisim交通灯仿真
03
交通灯工作原理
交通灯的种类
01
02
03
红绿灯
红、绿、黄三种颜色，用 于指示车辆和行人停止、 通行和等待。
交通信号灯
包括左转、直行和右转信 号，用于管理不同方向的 交通流。
紧急停车带交通灯
用于指示紧急车辆在紧急 情况下使用紧急停车带。
交通灯的控制逻辑
时序逻辑
实验二Multisim交通 灯仿真
目录
• 实验目的 • Multisim软件介绍 • 交通灯工作原理 • 交通灯控制系统设计 • Multisim仿真过程 • 实验总结与展望
01
实验目的
掌握Multisim软件的使用
掌握Multisim软件的界面布局和基本 操作，如元件库管理、电路图绘制、 仿真运行等。
控制电路
由定时器、微控制器等组成，用于实 现交通灯的时序逻辑和控制逻辑。
04
交通灯控制系统设计
控制系统设计思路
确定控制目标
根据交通需求，确定交通灯控制 系统的目标，如车辆和行人的通
行时间、优先级等。
选择控制策略
根据控制目标，选择合适的控制策 略，如定时控制、感应控制等。
设计控制电路
根据控制策略，设计控制电路，包 括红、绿、黄三个方向的信号灯和 必要的传感器。
03
检查电路的电气特性，如电压、电流等是否符合预 期。
仿真运行与结果分析
01
启动仿真，观察电路的工作过程。
02 使用虚拟仪器记录仿真过程中的电压、电 流等数据。
03
分析仿真结果，并与实际电路的工作情况 进行比较。
04
根据仿真结果，对电路设计进行优化和改 进。
基于PLC与组态王的交通灯控制系统设计
组态王软件是由北京亚控科技发展有限公司开发的工业级软件,也是首个应用于我国航空、航天领域的国产组态软件,具有开发简单、扩展性好、可靠性高等优点。，因此运用组态王软件制作十字路口交通灯控制系统动态监控画面，并将其与PLC实现串行通信，进而实现对十字路口交通灯实时控制。
本课题主要是组态画面与实验室中实验台上的十字交通灯相对应而设计的，实现了组态王与PLC在实验中的连接。
1.2.2国内发展现状
我国在交通灯的研发领域起步较晚，由于我国人口众多，随着社会的发展，交通问题越发严重，这使得我国对交通的需求急剧增加。城市交通是一个高度集成和复杂的问题，必须在依据城市道路实际情况下进而多方面的去解决。由于中国经济和社会的快速发展使得对道路交通效率而安全的要求越发严格。
通信传输光路与电路实操仿真装置的制作
通信传输光路与电路实操仿真装置的制作摘要：本文介绍了一种通信传输光路与电路实操仿真装置，本成果无需搭建复杂的测试环境即可用于传输网络设备、原理的培训，通过本通信传输网光电路开通仿真平台，可快速搭建光路开通、光路中断、2M开通、2M环回、2M故障等运维场景的模拟环境，降低设备硬件的投入、提高培训开展效率。
关键词：通信；传输；实操仿真1引言现场实操，是提升员工技术技能水平的重要手段。
在经历了光网初期建设阶段后，大范围的安装调试已罕见，通信运维人员特别是新进员工接触光路开通、2M开通等工作的机会越来越少。
另外，受制于设备价格昂贵、场地场所受限等因素，也难以搭建合适的实操环境供员工大范围地进行培训。
目前的培训方式下，大多先理论、后实操，理论与实操的环节被割裂，容易造成技能与知识点不直观，运行机理的脉络不清晰，不便于运维人员进行理论与实操的相互印证，更难达到良好的效果。
特别是在通信调度为主线的运维检修方式的大背景之下，现场人员作为执行者，关注的是执行的动作，往往忽略动作本身所涉及的原理知识；另一方面，运行人员以网管操作为主，实操水平相对欠缺2技术方案（1）STM32F103特性：基于ARM 32位Cortex-M3 CPU内核，芯片集成32-512KB的Flash存储器。
6-64KB的SRAM存储器；根据型号的不同，最多高达112个的快速I/O端口，所有端口都可以映射到16个外部中断向量。
除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内电平输入。
最多支持11路定时器：4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。
另外，还支持A/D、D/A转化器、定时器，以及丰富的通信接口功能。
（2）SDH传输网告警维护信号产生机理根据故障产生原因，可将故障分为硬件和软件两种。
常见的硬件故障包括设备掉电失效、链路破坏中断等造成网元或光路停止工作；软件故障一般导致网络系统无法高效工作，严重时也会造成业务的中断。
告警则是指在系统中发生某些特定的异常事件时,由系统发出的通报组成的事件报告,主要用来进行告警信息的传递。
十字路口交通灯Proteus仿真
《微机原理与接口技术》课程设计报告题目：十字路口交通灯设计学院：信息工程学院专业：通信工程目录1、摘要 (1)2、硬件电路图 (2)3、AT89C51功能介绍 (3)4、交通灯程序设计思路 (5)5、交通灯运行流程图 (6)6、源代码函数说明 (6)7、交通灯设置红绿灯时间结果图 (8)8、心得与体会 (9)9、源程序代码 (10)摘要十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。
十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。
当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。
它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。
通常，生活中常见的红绿灯控制为，红灯六十秒，绿灯四十五秒，黄灯三秒等，因道路，车辆，城市交通规划而异，此次，基于proteus仿真十字路口的交通灯控制系统，设定南北方向绿灯15秒，黄灯5s，东西方向绿灯10s，黄灯5s。
系统基于MSC-51系列单片机89C51为中心器件来设计交通灯，显示器件为LED 红绿灯，LCD数码管。
采用c51编程，简单易懂，将功能模块化，除了可以实现红绿灯按要求变化，还通过proteus里的按钮，设置了键盘函数，可以按要求调整红绿灯亮的时间，并且还有重置（初始化）按钮。
一.功能概述1.设计任务：交通灯的硬件设计和软件设计2.设计目的：（1）.初步了解和认识51单片机的工作原理，引脚图。
（2）.掌握单片机相关接口技术和相关外围芯片的特性。
( 3 ).通过实际的设计程序，查找资料，调试程序，熟悉keil和proteus软件仿真，理解并熟悉模块化程序设计方法和调试。
3.基本要求：利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用 4 只LED 数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。
当东西方向亮绿灯时，南北方向红灯亮起；反之，如果南北方向亮绿灯，同时东西方向亮绿灯；绿灯亮时车辆行驶，红灯亮时车辆停止。
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真
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实验七交通信号灯电路设计与仿真
一、实验目的
1.掌握交通信号灯电路的工作原理
2.会用Multisim设计交通信号灯各子电路
二、实验原理
①状态控制器：记录交通灯的工作状态。
②状态译码器：按照状态控制器所处状态，驱动点亮相应的信号灯。
③秒脉冲发生器：产生定时系统的时基脉冲，确保整个电路同步工作和定时控制。
④减法计数器：控制每一种工作状态的持续时间
二、实验内容
1.篮球比赛24秒定时器仿真
说明J1、J2、J3闭合和断开时数码管显示情况及开关功能
2.交通信号灯定时电路仿真
记录Q1、G|、g中一个接低电平时，数码管的显示并说明功能
3.交通信号灯信号显示电路（选作）
4.交通信号灯状态控制器（选作）。