基于Multisim 10仿真軟件的十字路口交通燈控制器系統(tǒng)

　　0 引言

　　 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(huán)境下，Multisim 10軟件有一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境，它將原理圖的創(chuàng)建、電路的測試分析、結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一個(gè)電路窗口中。在搭建實(shí)際電路之前，采用 Multisim 10仿真軟件進(jìn)行虛擬測試，可使實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段現(xiàn)代化，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)容量，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更完備，提高了實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)資源。Multisim 10軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真分析的基本步驟為：設(shè)計(jì)創(chuàng)建仿真電路原理圖→電路圖選項(xiàng)的設(shè)置→使用仿真儀器→設(shè)定仿真分析方法→啟動(dòng)Multisim 10仿真。

　　下面介紹以Muitisiml0為平臺設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通控制器系統(tǒng)的過程。

　　1 系統(tǒng)概述

　　在城鎮(zhèn)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(gè)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(yùn)行，主干道上的車輛比較多，因此主干道的車輛通行時(shí)間長，支干道上的車輛少，因此支干道的車輛通行時(shí)間短。主干道通行時(shí)，主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，時(shí)間為60 s;支干道通行時(shí)，主干道綠燈亮，主干道紅燈亮，時(shí)間為30 s。每次綠燈變紅時(shí)，黃燈先閃爍3 s(頻率為5Hz)。此時(shí)另一路口的紅燈不變。基于以上規(guī)則設(shè)計(jì)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(tài)轉(zhuǎn)換，可以方便地實(shí)現(xiàn)指揮各種車輛和行人通行實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化。

　　2 交通控制器電路設(shè)計(jì)與仿真

　　交通控制器電路按功能分成3個(gè)單元電路：振蕩電路、計(jì)數(shù)器和譯碼顯示電路、主控制電路和信號燈譯碼驅(qū)動(dòng)。

　　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(shí)鐘脈沖。為提高精度，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)輸出頻率為100 Hz的多諧振蕩器，再通過100分頻(100進(jìn)制計(jì)數(shù)器)而得到1 Hz的時(shí)鐘脈沖，通過20分頻得到5 Hz的時(shí)鐘脈沖。

　　2.1.1 555定時(shí)器構(gòu)成的100 Hz多諧振蕩器

　　555定時(shí)器是一種多用途的模擬、數(shù)字混合集成電路，在波形的產(chǎn)生與變換、控制與檢測、家用電器以及電子玩具等領(lǐng)域等許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。555定時(shí)器功能多樣，應(yīng)用廣泛，只要外部配上幾個(gè)阻容元器件即可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。

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