基于multisim的交通信号灯实验报告.docx
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基于multisim的交通信号灯实验报告
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Multisim12.0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：
Multisim12.0，仿真，交通灯，虚拟仪器
第一章绪论
1.1研究背景
当前，大量的信号灯电路正向着数字化、小功率、多样化，方便人、车、路三者关系的协调，多值化方向发展随着社会的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。
随着社会的发展，城市规模的不断扩大，城市交通成为制约城市发展的一大因素，因此，为了改善城市交通环境有许多设计工作者设计了相应方案，其中大多数为交通指挥灯。
但随着社会、经济的快速发展，原来的交通灯控制系统已不能完全改善现在日益繁忙的交通情况。
如何改善交通灯控制器，使其更完善，成为了研究的课题。
1.2研究目的及意义
随着交通量的快速增长和缺乏对道路的系统研究和控制，扩建道路并没有充分发挥出预期的作用。
而城市道路多十字路口、多交叉的特点，也决定了城市的交通状况必然受这种路况的制约。
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多车道城市道路，缓解城市的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理亟待解决的主要问题。
在这种情况下，道路交通控制器开始发挥越来越重要的作用。
城市交通成为制约城市发展的一大因素，交通信号灯的广泛应用，能有效地促进了城市道路交通秩序的改观，保证了道路交通安全、畅通，缓解了交警部门警力不足的压力。
第二章Multisim12.0简介
2.1Multisim12.0软件介绍
Multisim是InteractiveImageTechnologies（ElectronicsWorkbench）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。
为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。
电子线路仿真软件Multisim12.0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。
Multisim12.0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。
2.2Multisim12.0仿真软件流程图
用Multisim12.0做仿真图时，首先用所选元件设计出电路原理图，然后用Multisim12.0模拟连接电路并对所选元件设定参数，仿真结束后用Multisim12.0虚拟仪器测定所求实验数据。
如果与预测结果相同则进行数据分析，如果不同则分析原因进一步对电路图进行调试，直至与预测结果相同。
流程框架图如下。
N
Y
图2.2-1设计整体框架图
第三章设计框图及整机概述
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。
图3.1-1红绿灯控制电路原理图
第四章各单元电路的设计方案及原理说明
4.1计数器部分
计数器的作用有两点：
一是根据个方向车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求进行45S、35S、11S三种方式的计数：
二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。
图4.1-110进制个位计数器
这部分共利用1块计数芯片74LS190，负责红灯的减法计数。
图4.1-25进制十位计数器
这部分共利用1块计数芯片74LS190，负责绿灯黄灯的计数。
4.2交通灯转换控制部分
主控制器的4种状态分别要控制东西方向、南北方向红绿黄灯的亮与灭。
设亮灯为1，灭灯为0，用四个与门和一个74LS190完成这个部分。
控制信号灯的译码电路的真值表如下：
四进制计数器
东西方向
南北方向
QA
QB
红
黄
绿
红
黄
绿
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
0
0
图4.2-1状态真值表
4.3计数器与红绿灯转换控制部分的连接
计数器向信号灯转换提供定时信号T5和定时信号T0以实现信号灯的转换。
T0表示计数到00，此时给信号灯转换器一个脉冲，使信号灯发生变换，一个方向的绿灯亮，另一个方向红灯亮。
接法如图：
图4.3-1计数器与红绿灯转换部分的连接图
第五章调试过程及结果分析
5.1调试过程
5.1.1遇到问题及解决方法
1）只有东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮这一个状态。
原因分析：
对74LS190管脚的连接酶掌握好，认为在Multisim原理图中空置的管脚不需要连接。
解决方法：
把空置的管脚接地，灯开始有规律的变化。
2）计数器变化不稳定，不按预置数开始变化。
原因分析：
管脚连接不当。
解决办法：
在检查电路过程中发现从74LS190中的一根导线没有接到预定地方。
图5.1-1信号灯显示
5.2调试结果
信号灯运转正常，完成东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮35S,东西方向黄灯亮，南北方向红灯亮11S,东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮45S,东西方向红灯亮，南北方向黄灯亮11S。
图5.2-1调试结果图
第六章总结与体会
这次设计我的收获颇丰，因为我的学习宗旨就是实践，平时的学习都是尽可能的以实践为基础，这次课程设计，使我的平日所学知识得到了很好的检验，对可以说是对数字电路课程的一次完整的复习。
通过这次学习，使我对数字电路这门课程有了更加深入的认识。
在设计的过程中，我充分的感受到了设计的乐趣，不断给自己增加难度的过程并不是对自己的苛刻，而是发自内心的希望能够做的更好，这样的心理让我并不急于应付差事，从而学到了更多的知识。
参考文献
[1]阎石《数字电路基础》高等教育出版社2004年8月出版
[2]宁铎《电路基础》西北大学出版社2006年7月出版
[3]邓玉元、蒋卓勤《Multisim2001及其在电子设计中的应用》西安电子科技大学出版社2003年10月出版
[4]黄培根、奚慧平《Multisim7&电子技术试验》浙江大学出版社2005年7月出版
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