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Multisim 12.0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

目录

摘要................................... 错误!未定义书签。第一章绪论.. (2)

1.1研究背景 (2)

1.2研究目的及意义 (2)

第二章 Multisim12.0简介 (3)

2.1 Multisim12.0软件介绍 (3)

2.2 Multisim12.0仿真软件流程图 (5)

第三章设计框图及整机概述 (5)

第四章各单元电路的设计方案及原理说明 (6)

4.1计数器部分 (6)

4.2 交通灯转换控制部分 (7)

4.3 计数器与红绿灯转换控制部分的连接 (8)

第五章调试过程及结果分析 (8)

5.1 调试过程 (9)

5.1.1遇到问题及解决方法 (9)

5.2 调试结果 (9)

第六章总结与体会 (10)

参考文献 (11)

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

2.1 Multisim12.0软件介绍

Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)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。

2.2 Multisim12.0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。

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4.1-1 10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4.1-2 5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