王沙沙

(商丘師范學院 物理與電子信息學院，河南 商丘 476000)

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基于Multisim13的交通信號燈控制器的設計與仿真

王沙沙

(商丘師范學院 物理與電子信息學院，河南 商丘 476000)

運用Multisim仿真軟件設計了交通信號燈控制器，通過仿真表明該控制器能夠實現(xiàn)對十字路口信號燈的控制，設計電路達到了預期目的.利用Multisim仿真工具，能夠方便地設計電路，驗證設計方案，與傳統(tǒng)的設計方法相比，具有低成本、高效率的優(yōu)勢.

Multisim；控制器；交通信號燈

0 引 言

交通信號燈控制器通過控制十字路口紅、黃、路燈的亮滅，來指揮車輛和行人的安全通行，以實現(xiàn)十字路口交通管理的自動化，本設計運用邏輯電路知識結合仿真軟件，實現(xiàn)主干道和支干道兩個方向通行時間相等的控制并配有倒計時顯示.本文的仿真軟件為Multisim13，是一款用軟件的方式虛擬電子與電工元器件、儀表、儀器的EDA仿真工具，利用Multisim可以實現(xiàn)電路的設計、仿真、測試等功能.它不僅為用戶提供了數千種的元器件，還可以通過調整元器件參數靈活地實現(xiàn)各種電路設計.在電路實際搭建之前，可以通過仿真對電路進行實時監(jiān)控，實時優(yōu)化，從而提高實驗效率，減少產品成本，縮短設計周期，是目前在產品設計和教學方面應用最廣泛的一種EDA仿真工具.

圖1 信號燈控制器設計的流程圖

1 交通控制器電路設計

1.1 系統(tǒng)概述

城市中心的十字路口，由于車流量和人流量較大，為保證交通秩序和行人安全，每條道路上都安裝有交通燈和數碼顯示器，交通燈有紅黃綠3種信號，當主干道上的綠燈亮時，該道路上的車輛可以通過，支干道上的車輛禁止通行，時間為25 s；接著主干道上的黃燈開始閃爍，車輛沒有越過禁止線的停車等候，閃爍頻率為1 Hz，時間為5 s；之后主干道上的紅燈亮，車輛禁止通行，時間為25 s.兩條道路交替通行，流程圖如圖1所示，主要包括震蕩發(fā)生電路、計數器和譯碼顯示電路、主控制電路和譯碼驅動信號燈[1].

1.2 振蕩電路

振蕩電路主要由555定時器、電阻、電容構成，555定時器是一種結合模電和數電的中規(guī)模集成器件，由于它的功能強及適應規(guī)模廣等特點，被廣泛應用于產生波形、丈量、控制等方面，常和阻容元件結合構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器等[2].

下面給出由555定時器、兩個電阻、兩個電容構成的震蕩回路如圖2所示，通過電容的充放電原理產生時鐘脈沖，該脈沖的頻率為1 Hz，幅度為5 V[3].

1.3 計數器和譯碼顯示電路

計數器主要由2片74LS190N組成，通過計數器可以實現(xiàn)25 s和5 s的倒計時功能，74LS190N的CLK端接f=1 Hz的時鐘脈沖，輸出端接BCD七段譯碼器，右邊的芯片控制10位數的計數，左邊的芯片控制個位數的計數，通過主控制電路實現(xiàn)控制，最終將計數器輸出的數字輸入譯碼器[4].計數器電路如圖3所示.

圖2 震蕩回路

譯碼顯示電路如圖4所示，由74LS48N、電阻和數碼管組成，74LS48N是一種BCD七段譯碼器，將計數器的輸出接入到譯碼器的輸入端，通過譯碼器將當前的計數值用數碼管顯示出來.

1.4 主控制電路

主控制電路主要由多個邏輯門和觸發(fā)器構成，如圖5所示.主要實現(xiàn)對兩個十字路口黃、紅、綠燈的控制，主干道的燈分別用R1、G1、Y1來表示，支干道的燈分別用R2、G2、Y2來表示[5].74LS74N兩個輸出端是非的邏輯關系，分別接兩個十字路口的紅燈，所以兩個紅燈R1和R2，例如在某一時間LD為0，計數器預置數為25 s，R1亮、R2滅，同時G2亮[6].當計數器倒計時到0 s時，由10位上的計數器B端和觸發(fā)器的反相輸出端接入到一個74LS08D的輸入端，是信號燈發(fā)生轉換，G2滅，Y2開始以1 HZ的頻率閃爍，閃爍時間為5 s，在此期間R1-不變.當計數到0 s時，LD又變?yōu)?，重新置數，一直循環(huán)下去.

圖4 由74LS48N構成的譯碼電路

圖5 主控制電路

2 仿真結果

按照之前對電路各部分的設計，將各模塊組合起來，進行調試.點擊仿真菜單里的“運行”，可以觀察到主干道上的紅燈亮25 s，支干道上的綠燈亮25 s，倒數到0時支干道上的黃燈以1 HZ的頻率閃爍5 s，主干道的紅燈不變；接著支干道上的紅燈亮25 s，主干道上的綠燈亮25 s，倒數到0 s時，主干道上的黃燈以1 HZ的頻率閃爍5 s，支干道上的紅燈不變.如此循環(huán).經仿真驗證了本次設計的可行性，并且滿足實驗要求.

3 結束語

在論文中使用Multisim實現(xiàn)對十字路口交通燈的設計和仿真，同時對Multisim軟件有了更深刻的認識，該軟件是一種簡單、易懂、方便的設計工具，為解決實際問題提供了良好的平臺.

[1]段永霞,沈廣鴻.基于Multisim的城市交通信號燈控制系統(tǒng)的仿真[J].廣西輕工業(yè)，2010,2(2)：58-59.

[2]余孟嘗.數字電子技術基礎簡明教程(第三版)[M].北京:高等教育出版社，2006.

[3]展慧,宋朝霞,曾瑛.基于Multisim的交通燈控制器的設計仿真[J].中國科技信息，2012,5(2)：94-95.

[4]聶茹.基于Multisim10的十字路口交通燈控制器的設計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術，2010,11(11)：79-81.

[5]張艷春.數字電子系統(tǒng)的EDA設計方法研究[J].現(xiàn)代電子技術，2009,32(17)：188-190.

[6]馬海寬,雷學林.基于Multisim10的數字時鐘仿真探討[J].電氣技術與自動化，2008,37(4)：155-159.

[責任編輯：徐明忠]

Design and simulation of traffic signal lights based on Multisim 13

WANG Shasha

(Shangqiu Normal University，School of Physics and Electrical Information Ingineering,Shangqiu 476000,China)

This paper designs a traffic signal ligters controller based on Multisim 13 simulation software，using simulation show that the program is better to achieve the control of traffic signal ligters.As a simulation tool,Multisim can be easy to design circuit，test design program，it has supeeriority of low cost and efficient comparing with the traditional design method.

Multisim；controller；traffic signal ligters

2016-04-28；

2016-05-16

王沙沙(1985—)，女，河南焦作人，商丘師范學院助教，主要從事通信方面的研究.

U491.5+1

A

1672-3600(2017)09-0018-03