基于Multisim的交通灯控制电路的设计与仿真

基于Multisim的交通灯控制电路的设计与仿真摘要：Multisim是EDA仿真设计系统的一个重要组成部分，它创建电路方便，且仿真所用的仪器及仿真数据读取方法都与实际实验方法相似，有各种虚拟仪器和仪表可以使用。且不消耗实际元器件。降低了实验成本，节省实验时间，提高了实验效率，利用Multisim设计并仿真了一个周期为8S的交通灯控制仿真电路。得到了很好的实验效果。关键词：Multisim；EDA仿真；交通灯BasedonthecontrolcircuitofthetrafficlightsMultisimdesignandsimulationAbstract：MultisimisanimportantcomponentoftheEDASimulationsystem,Itiseasytocreatecircuit,Andtheequipmentusedinthesimulationandsimulationofdataacquisitionmethodsaresimilartotheactualexperimentalmethods,Therearevariousvirtualinstrumentsandmeterscanbeused.Anditdoesnotconsumetheactualcomponents.Itcanreducetheexperimentcost,testtimeandimprovetheexperimentalefficiency,TheMultisimisusedtodesignandsimulationofacycle8Strafficlightscontrolsimulationcircuit.Theexperimentalresultshavebeentestedverywell.Keywords：Multisim；EDASimulation；Trafficlights0引言在搭建实际电路之前，采用Multisim10仿真软件进行虚拟测试。Multisim10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→电路图选项的设置→使用仿真仪器→设定仿真分析方法→启动Multisim10仿真。1系统概述主干道通行时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮，时间为60s；支干道通行时，主干道绿灯亮，主干道红灯亮，时间为30s。每次绿灯变红时，黄灯先闪烁3s(频率为5Hz)。此时另一路口的红灯不变。基于以上规则设计的交通控制器控制十字路口两组红、黄、绿交通信号灯的状态转换，可以方便地实现指挥各种车辆和行人通行实现十字路交通管理的自动化。图1十字路口的平面位置示意图2交通控制器电路设计与仿真交通控制器电路按功能分成3个单元电路：振荡电路、计数器和译码显示电路、主控制电路和信号灯译码驱动。2．1振荡电路振荡电路输出频率分别为1Hz和5Hz、幅度为5V的时钟脉冲。为提高精度，本设计系统利用555定时器设计一个输出频率为100Hz的多谐振荡器，再通过100分频(100进制计数器)而得到1Hz的时钟脉冲，通过20分频得到5Hz的时钟脉冲。2．1．1555定时器构成的100Hz多谐振荡器图2555构成的100HZ多谐振荡器原理图由555定时器构成的100Hz多谐振荡器电路原理图如图2所示。电路由一个555芯片、两个电阻和两个电容组成，通过电阻给电容C充电、放电的过程来产生振荡，从而输出矩形脉冲。2．1．274LS192构成的100分频和20分频的分频器74LSl92是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟十进制可逆计数器、异步并行置数功能、保持功能以及清零功能。CLR是清零端，LOAD是置数控制端。用2片74LSl92可以构成二级十分频器，将100Hz矩形波100分频得到1Hz的时钟脉冲、通过20分频得到5Hz的时钟脉冲。100分频和20分频电路如图3所示。图374LS192构成的100分频和20分频电路图右边1片74LSl92的输出端QA端是经过20分频得到的5Hz的时钟脉冲，而输出端QD端是经过100分频后得到的1Hz的时钟脉冲。2．274LSl92构成的计数器和译码显示电路计数器电路具有60s倒计时(计数范围为60～1的减数计数器)、30s倒计时(计数范围为30～1的减数计数器)以及3s计时功能。此三种计数的实现主要是由2片十进制计数器74LSl92芯片组成，然后通过主控制电路实现转换，最终各个方向的倒计时共用一套译码显示数码管显示出来。74LSl92构成的计数器电路图如图4所示：左边的1片74LSl92芯片为计数器的个位，右边的1片74LSl92芯片为计数器的十位，个位和十位计数器的四个输出端都接上数码管显示。其中作为个位数的74LS192芯片的CLK接的是1Hz时钟脉冲。图474LS192构成的计数器电路2．3主控制电路和信号灯译码驱动主控制电路和信号灯译码驱动用各种门电路和T触发器组成。主控制电路和信号灯译码驱动电路如图5所示。图5中的红灯1，黄灯1，绿灯1是主干道的三个交通信号灯，红灯2，黄灯2，绿灯2则是支干道的三个交通信号灯。图4中的两片74LSl92的8个输出端用或门连起来，接到LD置数端，决定倒计时器是置数还是计数。图5主控制电路工作开始时，LD为O，计数器预置数，此时T触发器的初始状态Q=0，因此预置数为30s。置数完后，LD变为1，计数器开始从30s倒计时，T触发器状态发生翻转Q=1，主干道的红灯1及支干道的绿灯2亮。当计数器计数到“03”秒时，由于图4中的十位计数器的QD2，QC2，QB2，QA2与个位计数器的QD1，QC1用一个或非门连起来，使信号灯发生转换，绿灯2灭，黄灯2在这3s内以5Hz的频率闪烁，红灯1不变。当倒计时减到数“00”时，LD又变为0，计数器又预置60s，之后又倒计时，如此循环下去。2．4仿真结果将上述各单元电路组合起来，可以得到交通控制灯的整体电路，点击Multisim10软件的“Simulate／Run”按钮或直接按“F5”键，便可以进行交通灯控制电路的仿真。电路的倒计时显示首先为30s，支干道的绿灯2亮，支干道的车辆可自由通行；主干道的红灯1亮，主干道的车辆禁止通行。时间显示器从预置的30s，以每秒减1，减到数3时，支干道的绿灯2转换为黄灯2，而且黄灯以O．2s(5Hz的频率)闪一次，其他灯不变。减到数1时，1s后显示器又转换成预置的60s，支干道的黄灯2转换为红灯2，支干道的车辆禁止通行，主干道的红灯1转换为绿灯1，主干道的车辆可自由通行，如此循环下去。3结语利用Multisim10对十字路口交通灯控制器各个单元电路和整体电路的设计和仿真，只要点击鼠标就能方便、快捷地搭建电路，并且修改电路方便。在电路设计仿真完成之后再构建实际电路，从而降低了成本，大大提高了教学和专业设计的效率。参考文献［1］曹瑞.基于EDA技术进行数字电路设计的研究.微计算机信息：嵌入式与SOC,2007年第23卷第7-2期：273-275.［2］马海宽，杜永良，雷学林.基于Multisim10的数字时钟仿真探讨．电气技术与自动化，MachineBuildingAutomation,Aug2008,37(4):155～159.［3］郭勇.EDA技术基础．第二版．机械工业出版社.［4］王莹,刘宝玲等.WCDMA无线网络规划与优化.北京:人民邮电出版社,20071-3.：［5］孙宇彤.WCDMA无线网络设计.北京:电子工业出版社,2007：2-4.［6］陈泽强,周华等译.WCDMA技术与系统设计.北京:机械工业出版社,2005：4-8.［7］彭林,朱小敏,朱凌霄，编著.WCDMA无线通信技术及演化.北京:中国铁道出版社,200414-16.：［8］杜栓义等译.第三代移动通信系统.北京:电子工业出版社,20019-12.：