基于Multisim 10的十字路口交通燈控制器的設計與仿真
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隨著計算機與微電子技術的發展，電子設計自動化EDA領域已成為電子技術發展的主體。EDA(Electronic Design Automation電子設計自動化技術)是在電子CAD技術基礎上發展起來的計算機軟件系統，它在教學、科研、產品設計與制造等方面發揮著巨大的作用。Multisim 10是一款知名的EDA仿真軟件，由加拿大IIT、公司于2007年推出最新版本。在Windows環境下，Multisim 10軟件有一個完整的集成化設計環境，它將原理圖的創建、電路的測試分析、結果的圖表顯示等全部集成到同一個電路窗口中。在搭建實際電路之前，采用Multisim 10仿真軟件進行虛擬測試，可使實驗方法和實驗手段現代化，擴展實驗容量，使實驗內容更完備，提高了實驗效率，節省大量的實驗資源。Multisim 10軟件進行設計仿真分析的基本步驟為：設計創建仿真電路原理圖→電路圖選項的設置→使用仿真儀器→設定仿真分析方法→啟動Multisim 10仿真。
下面介紹以Muitisiml0為平臺設計一個十字路口交通控制器系統的過程。
1 系統概述
在城鎮街道的十字路口中，為保證交通秩序和行人安全，一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈。圖1是一個典型的十字路口的平面位置示意圖：有主干道和支干道兩條道路，每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號燈。主干道與支干道上的車輛交替運行，主干道上的車輛比較多，因此主干道的車輛通行時間長，支干道上的車輛少，因此支干道的車輛通行時間短。主干道通行時，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，時間為60 s；支干道通行時，主干道綠燈亮，主干道紅燈亮，時間為30 s。每次綠燈變紅時，黃燈先閃爍3 s(頻率為5Hz)。此時另一路口的紅燈不變。基于以上規則設計的交通控制器控制十字路口兩組紅、黃、綠交通信號燈的狀態轉換，可以方便地實現指揮各種車輛和行人通行實現十字路口交通管理的自動化。
2 交通控制器電路設計與仿真
交通控制器電路按功能分成3個單元電路：振蕩電路、計數器和譯碼顯示電路、主控制電路和信號燈譯碼驅動。
2．1 振蕩電路
振蕩電路輸出頻率分別為1Hz和5Hz、幅度為5 V的時鐘脈沖。為提高精度，本設計系統利用555定時器設計一個輸出頻率為100 Hz的多諧振蕩器，再通過100分頻(100進制計數器)而得到1 Hz的時鐘脈沖，通過20分頻得到5 Hz的時鐘脈沖。
2．1．1 555定時器構成的100 Hz多諧振蕩器
555定時器是一種多用途的模擬、數字混合集成電路，在波形的產生與變換、控制與檢測、家用電器以及電子玩具等領域等許多領域中得到了應用。555定時器功能多樣，應用廣泛，只要外部配上幾個阻容元器件即可構成單穩態觸發器、施密特觸發器、多諧振蕩器等電路。
由555定時器構成的100 Hz多諧振蕩器電路原理圖如圖2所示。電路由一個555芯片、兩個電阻和兩個電容組成，通過電阻給電容C充電、放電的過程來產生振蕩，從而輸出矩形脈沖。
2．1．2 74LS192構成的100分頻和20分頻的分頻器
計數器是一個用以實現計數功能的時序部件，它不僅可用來計脈沖數，而且常用作數字系統的定時、分頻和執行數字運算以及其他特定的邏輯功能，在電路設計中應用相當廣泛。74LSl92是同步十進制可逆計數器，它具有雙時鐘十進制可逆計數器、異步并行置數功能、保持功能以及清零功能。CLR是清零端，LOAD是置數控制端。用2片74LSl92可以構成二級十分頻器，將100 Hz矩形波100分頻得到1 Hz的時鐘脈沖、通過20分頻得到5 Hz的時鐘脈沖。100分頻和20分頻電路如圖3所示。
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