交通信号灯课设

唐山学院《数字电子技术》课程设计题目交通信号灯控制电路的设计与仿真系(部)信息工程系班级09电气工程及其自动化4班姓名耿廑学号4090208432指导教师赵庆利、岳姝、李海涛、樊艳2011年7月4日至7月8日共1周2011年7月8日《数字电子技术》课程设计任务书一、设计题目、内容及要求设计题目：交通信号灯控制电路的设计与仿真设计内容：1.信号灯白天工作要求某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5：1：6。从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟。2.夜间工作方式南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。设计要求：（1）要求根据设计要求实现交通灯的现实功能；（2）用Multisim进行仿真（3）最后要有设计说明书；二、设计原始资料Multisim仿真软件、芯片资料三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）课程设计说明书、仿真结果四、进程安排周1讲解整个设计要实现的功能，查阅相关资料，画出整体电路，周2、3进行仿真并调试；周4撰写课程设计任务书周5课程设计答辩并交设计说明书五、主要参考资料[1]付家才．电子工程实践技术．北京：北京工业出版社，2003[2]毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：机械工业出版社，2001[3]阎石主编．数字电子技术基础（第五版）．北京：高等教育出版社，2009[4]丁润涛主编．电子工程手册．北京：机械工业出版社，1995指导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定指导教师签名：年月日目录1引言................................................................................................................................11.1设计目的..................................................................................................................11.2设计的背景..............................................................................................................12MULTISIM的简介........................................................................................................23设计的思路....................................................................................................................34设计的各个模块.............................................................................................................44.14分频器模块............................................................................................................44.2计数器与信号灯模块..............................................................................................54.3555定时器模块........................................................................................................64.4直流电源模块..........................................................................................................75整体模块.......................................................................................................................105.1简单概述................................................................................................................105.2时序仿真结果........................................................................................................106课程总结.......................................................................................................................13参考文献..........................................................................................................................14附录1...............................................................................................................................15附录2...............................................................................................................................16唐山学院课程设计说明书-11引言1.1设计目的通过本次设计，加深对数字电子技术课程的全面认识、复习和掌握，对数字电子技术的应用进一步的了解。1.2设计的背景现在城市人们日常出行都少不了遇到十字路口，要想确保十字路口交通正常运行，必须要有命令统一指挥，以前是交警值班进行指挥，这样不仅浪费人力资源，不利于自动化控制，而且遇到严寒酷暑天气，对交警的身体素质是一个很大的挑战。而如果有一个能自动控制的装置，则节省了人力而且避免了恶劣天气对人身的危害，且控制的时间更加准确化，于是，交通灯便是一个很好的设计。一个好的交通信号灯非常重要，不仅要求工作稳定，还要求工作合理。例如：信号灯红黄绿灯的亮灭时间要合理，否则有可能会造成交通拥堵。设计的交通灯应满足以下两个要求：1信号灯白天工作要求：某方向绿灯点亮20秒，然后黄灯点亮4秒，最后红灯点亮24秒。在该方向为绿灯和黄灯点亮期间，另一方向红灯点亮。如果以4秒作为时间计量单位，则某一方向绿、黄、红三种指示灯点亮的时间比例为5：1：6。从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮时，东西方向黄灯亮。信号灯采用LED红、绿、黄发光二极管模拟。2夜间工作方式南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次。其它灯不亮。要求设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。唐山学院课程设计说明书-2-2Multisim的简介EDA（电子设计自动化）技术是一门以计算机为工作平台进行电子产品自动化设计的技术，利用EDA工具，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出PCB版图的整个过程在计算机上自动完成。EDA的软件很多，其中Multisim是目前最为流行的电路仿真软件，是广大专业及业余电路设计人员及在校大学生设计电路的得力工具。Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以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。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim10通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路;通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为；借助高级电路分析,理解基本设计特征；通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试；通过改进、整合设计流程,减少建模错误并缩短上市时间。NIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NIMultisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NILabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。唐山学院课程设计说明书-3-3设计的思路作为一个实际的应用系统直流稳压电源是必不可少的。本次课设设计的交通信号灯控制电路需要使用稳定的5V直流稳压电源来驱动各芯片使电路其正常工作。因此需要设计输出为5V的直流稳压电源。设计的交通信号灯要求的工作方式为：1白天工作方式：(1)南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮共5t；(2)南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮共1t；(3)南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮共5t；(4)南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮共1t；(5)上述过程依次循环。2夜间工作方式为：黄灯每秒闪烁一次，其它灯全熄灭。总的设计思路为：信号灯由组合逻辑电路控制，由于白天灯亮时间之比为：黄：绿：红=6:5:1，因此组合逻辑电路应由十二进制器输入脉冲；十二进制器的时间单位为4秒，为保证其工作步调一致，需要由1秒脉冲经一个4分频器得到4秒脉冲，因此需要设计一个4分频器；由于有白天和夜间模式之分，因此，在分频器输入组合逻辑电路之前要有一个工作方式控制开关来进行白天与夜间工作方式切换；为简单起见，秒脉冲应由555定时器和电阻、电容连接成的多谐振荡器产生；另外，整个电路需要的电源为5V直流稳压电源，应由室电220V交流电经变压器变为9V交流电，再经过桥式整流电路、滤波电路、稳压器稳压等过程，最后得到5V直流稳压电源。从点亮要求可以看出，有些输出是并行的：如南北方向绿灯亮时，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮时，东西方向红灯亮；南