十字路口交通灯控制Multisim仿真实验

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查看3 | 回复0 | 2021-4-13 00:59:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
十字路口交通灯控制实验
一、实验要求
1、设计一个十字路口交通灯控制电路,要求主干道与支干道交替通行。主干道通行时,主干道绿灯亮,支干道红灯亮,时间为20秒。  支干道通行时,支干道绿灯亮,主干道红灯亮,时间为10秒。
   2、每次绿灯变红灯时,要求黄灯先亮5秒钟。此时另一路口红灯也不变。
   3、黄灯亮时,要求黄灯闪烁,频率为1Hz。
二、分析
(1)电路采用倒计时电路,则必须有秒脉冲发生器,而第3个要求:黄灯闪烁时,频率为1Hz,可知闪烁的频率实际也可以由秒发生器来提供,这样电路可以得到简化。
(2)主干道绿灯和支干道红灯亮20秒,同时主干道红灯和支干道绿灯是不亮的;主干道红灯和支干道绿灯亮10秒,同时主干道绿灯和支干道红灯也是不亮的,因此在这里可采用触发器来控制红绿灯变换,每接收一个脉冲,红绿灯交替即可。
(3)倒计时可采用CD40192来实现,两位计数用的数码管,则需要2个计数器和2个译码器,在这里可采用通用的CD4511作为译码器。
(4)最难设计的是20秒和10秒交替如何实现呢?计数器的预置数变成2个(10秒和20秒),若采用2组计数器,则控制无法统一,若采用一组计数器,每个红绿灯变换周期都要有2次预置数的更替,这个问题能够解决,设计就会实现。在这里可采用红绿灯变换的同时,由触发器发出更新预置数指令的方法,这样可圆满达到设计目的。
三、实验原理介绍
电路参考如图1所示,整个电路由秒脉冲发生器、计数器电路、数码管驱动电路、双稳态触发器、检测控制电路组成。秒脉冲发生器由NE555和R10、R1、C1等元件组成,为了便于观察效果,这里的秒脉冲发生器稍快一些,增大R1或C1都可以减慢计数速度。秒脉冲由NE555的第3管脚输出,一路直接输入CD40192作为计数脉冲,另一路经过R9、VT7控制黄灯的闪烁。
CD40192是十进制计数器,有正计时和倒计时功能,脉冲信号由4管脚接入则实现倒计时功能(由5管脚接入会实现正计时),P3、P2、P1、P0是预置数输入端口,11管脚高电平,处于计数状态,11管脚低电平,计数器则会读入预置数,可知20秒和10秒就是由这个端口读入的,预置数中不管是20还是10,个位数都是0,双稳态触发器更新预置数,其实只需更新十位数就可以,将“2”换成“1”,或者将“1”换成“2”,这个功能是由三极管VT4和VT5来实现的,计数器由Q3、Q2、Q1、Q0端口输出,后面经译码器驱动七段数码管显示时间。
在整个电路中至关重要的是检测控制电路,它主要是由二极管和三极管构成,每当计数器输出0的时候,其13管脚会输出借位信号,假如U3、U4同时输出借位信号,则意味着此时数码管正好显示“00”,恰好是红绿灯交替时刻,由此可知,正是D2、D3检测到信号,并将这个信号转换为脉冲信号,通过VT2、VT3传送至双稳态触发器,这个双稳态触发器由74LS74和R8C2组成,第5、6管脚是输出端,一路控制主干道绿灯和支干道红灯,另一路控制主干道红灯和支干道绿灯。除了D2D3剩余的7只二极管(4148)用于检测电路是否是“00-05”,如果是的话,三极管VT6截止,秒脉冲通过三极管VT7控制黄灯处于闪烁状态。
说明:
1、上电后,如果数码管显示“99”或者比较大的数,可按下复位按键,计数器会从“20”或“10”开始计数,经半个周期,电路进入正常运转。
2、数码管采用共阴极接法,3、8管脚是公共端(负极)。
3、CD4511 是一片 CMOS BCD译码器(驱动器),用于驱动共阴极 LED 数码管。ABCD:二进制数据输入端;/BI:输出消隐控制端;LE:数据锁定控制端;/LT:灯测试端;Ya~Yg:数据输出端;VDD:电源正;VSS:接地。
5、本电路5-10伏直流电源均可正常工作。
四、实验步骤
1、分析题目任务
2、熟悉参考电路里面所有电子元器件,查阅芯片手册,掌握芯片功能、引脚定义、电源要求、典型电路(建议仿真典型电路,辅助掌握芯片的工作原理)。
3、按照信号的流向分模块进行功能仿真。

仿真原理图如下(Multisim仿真工程文件可到本帖附件中下载)
1.png

十字路口交通灯控制实验电路仿真.zip (398.4 KB, 售价: 1 工控币)
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