電子科技大學(xué)電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)Multisim交通燈終極版

1、電子科技大學(xué)電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 題目名稱(chēng) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)老師 電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（九）一、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)交通控制燈實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)十字路口的交通控制燈電路。具體要求為:以4個(gè)紅色指示燈、4個(gè)綠色指示燈和4個(gè)黃色指示燈模擬路口的東、南、西、北4個(gè)方向的紅、綠、黃交通燈?？刂七@些指示燈，使他們按下列規(guī)律亮和滅：1. 東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，東西方向通車(chē)，時(shí)間30s；2. 東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮，時(shí)間2s；3. 南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，南北方向通車(chē)，時(shí)間30s；4. 南北方向黃燈閃爍，東西方向紅燈亮，時(shí)間2s；5. 返回1，繼續(xù)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)計(jì)

2、滿足要求的電路，并在Multisim中進(jìn)行電路連接、仿真和調(diào)試。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中簡(jiǎn)要的說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告相應(yīng)位置上附上實(shí)驗(yàn)中的仿真結(jié)果和波形。二、實(shí)驗(yàn)時(shí)間計(jì)劃表主要任務(wù)計(jì)劃學(xué)時(shí)數(shù)實(shí)際學(xué)時(shí)數(shù)完成情況提出方案33完成搭建電路34完成仿真完成報(bào)告44完成三、方案論證方案一：基于集成器件的交通燈 利用集成芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用計(jì)數(shù)器芯片及常用門(mén)電路構(gòu)建交通燈狀態(tài)機(jī)電路。方案二：基于單片機(jī)的交通燈利用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈時(shí)序的控制。綜合以上幾種方案，方案一電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)行。單片機(jī)方案實(shí)行困難，在實(shí)際設(shè)計(jì)中容易出錯(cuò)而且不好仿真。方案一電路使用Multisim仿真

3、既簡(jiǎn)單，又和本學(xué)科實(shí)驗(yàn)有很大的關(guān)系，是一種利用軟件設(shè)計(jì)硬件的新方法，簡(jiǎn)單易行，且易于修改調(diào)試，所以本項(xiàng)目選擇方案一。四、電路原理簡(jiǎn)介交通燈系統(tǒng)框圖由脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、控制器、譯碼器和信號(hào)燈組成。其中：脈沖發(fā)生器提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)，定時(shí)器則分為30s定時(shí)器和2s定時(shí)器，且在計(jì)數(shù)滿時(shí)向控制器分別發(fā)送計(jì)時(shí)信號(hào)X、Y。當(dāng)控制器收到X或Y信號(hào)時(shí)，控制器先產(chǎn)生狀態(tài)信號(hào)S并傳入定時(shí)器使其重置，然后控制譯碼器通過(guò)X或Y信號(hào)改變信號(hào)燈的顏色開(kāi)關(guān)。信號(hào)皆為高電平有效。由題意可知有四個(gè)狀態(tài)，分別設(shè)為：S0：東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮。東西方向通車(chē)。S1：東西方向黃燈閃爍，南北方向紅燈亮。S2：東西方向紅燈亮，南

4、北方向綠燈亮，南北方向通車(chē)。S3：東西方向紅燈亮，南北方向黃燈亮。以00/01/11/10分別代表S0/S1/S2/S3,由數(shù)字電路知識(shí)可得到下交通控制燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)移/輸出表：初態(tài)Q1Q0定時(shí)器信號(hào)輸出末態(tài)Q1*Q0*XY000X00001X0101X00101X111110X11111X1010X01010X100采用D觸發(fā)器輸出，則得到轉(zhuǎn)移方程：Q1*=Q1·Q0·Y+Q1·Q0+Q1·Q0·YQ0*=Q1·Q0·X+Q1·Q0+Q1·Q0·X若以E代表東西方向，N代表南北方向，R代表紅燈，G

5、代表綠燈，Y代表黃燈，那么狀態(tài)可化為：00：EG=1,NR=101：EY=1,NR=111：ER=1,NG=110：ER=1,NY=1故可得下?tīng)顟B(tài)表狀態(tài)/Q1Q0EGEYERNGNYNR00100001010100011100110010001010由數(shù)字電路知識(shí)可得：五、單元電路設(shè)計(jì)1. 脈沖發(fā)生器電路脈沖發(fā)生器為555構(gòu)成的多諧振蕩器，發(fā)出頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，可作為定時(shí)器和控制器D觸發(fā)器的時(shí)鐘源。由脈沖頻率和占空比公式：f=1（R1+2R2）Cln2要使f=1Hz，選擇R1=5.76K，R2=69.8K，C=10F。電路圖如下。2. 定時(shí)器及數(shù)碼管顯示電路 為了簡(jiǎn)化數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)，

6、定時(shí)器電路采用倒計(jì)時(shí)功能。由74X190級(jí)聯(lián)構(gòu)成的一個(gè)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器電路，進(jìn)位信號(hào)X和Y傳遞到控制器。倒計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)從級(jí)聯(lián)的74X190輸出到數(shù)碼管上顯示。3. 控制器電路 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程硬件實(shí)現(xiàn)得到的狀態(tài)機(jī)，它的輸入為定時(shí)器電路的進(jìn)位信號(hào)X和Y。輸出為當(dāng)前的狀態(tài)Q1和Q0。4. 信號(hào)燈譯碼電路由簡(jiǎn)單門(mén)電路構(gòu)成，可根據(jù)控制器的輸出Q1Q0從而改變信號(hào)燈開(kāi)關(guān)情況，從而將控制器狀態(tài)譯碼為信號(hào)燈的使能信號(hào)。六、總電路圖七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析可以看出各信號(hào)燈波形符合實(shí)驗(yàn)要求。八、實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決辦法1.使用555多諧振蕩器脈沖發(fā)生電路后仿真速度減慢至5-7秒仿真1秒。解決辦法：修改Multisim軟件的仿真時(shí)間步長(zhǎng)為0.001秒即可解決。2.555定時(shí)器輸出波形出現(xiàn)異常，部分本應(yīng)出現(xiàn)5V高電平的脈沖波形仿真結(jié)果為1V。解決辦法：將555器件從555_TIME_RATED切換為555_VIRTUAL即可解決。九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論運(yùn)用數(shù)字電路相關(guān)知識(shí)與本學(xué)期電子技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)所學(xué)到的555多諧振蕩器及計(jì)數(shù)器構(gòu)成方法，成功完成了電路的設(shè)計(jì)。在通過(guò)本次試驗(yàn)我學(xué)到了使用555多諧振蕩器和計(jì)數(shù)器電路產(chǎn)生任意周期及占空比的矩形波周期信