交通信号灯控制电路的设计与仿真

1、电子技术电子技术 课课 程程 设设 计计 题题 目目 交通信号灯控制电路的设计与仿真交通信号灯控制电路的设计与仿真 系系 ( (部部) ) 机电工程系机电工程系 班班 级级 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 年年 7 7 月月 1111 日至日至 7 7 月月 1515 日日 共共 1 1 周周 20112011 年年 7 7 月月 1414 日日 电子技术电子技术 课程设计任务书课程设计任务书 一、设计题目、内容及要求一、设计题目、内容及要求 设计题目：设计题目：交通信号灯控制电路的设计与仿真 设计内容设计内容： 1.信号灯白天工作方式 某方向绿灯点亮 20 秒，然后黄灯点亮 4 秒

2、，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：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 m

3、ultisim 进行仿真 （3）最后要有设计说明书； 二、设计原始资料二、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）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

4、 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）：指导教师（签名）：教研室主任（签名）：教研室主任（签名）： 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 出勤天数 出勤 情况 缺勤天数 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） 成 绩 评 定 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.1 1.1 课题背景.1 1.1.1 课题背景 .1 1.1.2 设计的目的和意义 .1 1.2 目前现状及发展.2

5、 1.3 设计要求及内容.3 2 原理和方案的拟定.4 2.1 设计方案的选择.4 3 方案的实现.5 3.1 系统的设计.5 3.2 设计系统白天工作流程图.5 3.2.1 工作流程图 .5 3.2.2 系统硬件结构框图.5 3.3 交通信号灯控制系统.6 4 系统电路设计.8 4.1 电源模块.8 4.2 脉冲发生器模块.8 4.3 分频器模块.10 4.4 计数模块.12 4.5 逻辑控制电路模块.13 4.6 信号灯驱动电路模块.15 4.7 白天夜间模式切换模块.15 5 模块的组装、仿真与调试.16 5.1 multisim 10 软件简介.16 5.2 电路的组装.16 5.3

6、交通灯完整功能的实现.16 5.4 电路的调试与仿真.17 5.4.1 电源模块的仿真 .18 5.4.2 脉冲发生器模块的仿真 .18 5.5 调试方法.19 5.6 调试中出现的问题、原因分析及解决方法.20 6 总结.24 致谢 .25 参考文献 .26 附录 1.27 附录 2.28 1 1 引言引言 1.1 课题背景 1.1.1 课题背景 随着我国经济和城市化建设的稳步发展，新兴城市的大量出现，人民的生活水平 日渐提高，越来越多的汽车进入到寻常百姓的家庭，再加上政府大力发展公交、出租 车，公路上的车辆日益增多。这不仅要求道路要越来越宽阔，而且要求有新的交通管 理模式的出台。旧有的交通

7、控制系统的弊病和人们越来越高的要求激化了矛盾，使原 来不太突出的交通问题被提上了日程。现在有关部门愈来愈多的注重在交通管理中引 进自动化、智能化技术，比如“电子警察” 、自适应交通信号灯以及耗资巨大的交通指 挥控制系统等。随着经济的发展和社会的进步，道路交通已愈来愈成为社会活动的重 要组成部分。对交通的管控能力，从一个侧面体现了这个国家对整个社会的管理控制 能力，因此各国都很重视用各种高科技手段来强化对交通的管控能力。 1.1.2 设计的目的和意义 本文课程设计的目的主要是通过设计交通灯控制电路，掌握 ni multisim10 软件 使用方法；了解数字电子技术，巩固和综合运用所学的知识，提高

8、分析、解决数字电 子技术实际问题的能力；解决目前国内不同城市的交通阻塞现象，同时增长自己的知 识。 如何采用合适的控制方法，最大限度地利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓 解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市 规划部门亟待解决的主要问题。为此，本次设计的是交通信号灯的设计、仿真与调试。 以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析 讨论。 1.2 目前现状及发展 早在 1850 年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。 第一次对交叉路口交通的控制尝试起源于 1868 年英国伦敦，当时由警察手工轮流变换 指

9、挥用的旗帜，当时的控制指令可以称之为旗语。这种控制方式在 1908 年传到美国纽 约，并且很快在全国传播开来。城市电气化的发展导致了 1914 年在俄亥俄州的克利夫 兰市出现了第一台电力驱动的交通信号灯。1919 年，纽约市开始把手动指挥的旗子换 成了电机控制的信号灯。在 1923 年，garrett morgan 申请专利 morgan 交通信号灯， 后来卖给了通用电气公司。到 1932 年，在布鲁克林市 parkside 大街上的最后一个手 动控制的旗子也被电机控制信号灯取代。 从 1920 年到 1970 年近 50 年的时间里，电机驱动的信号灯占据交通信号控制系统 的主要市场。周期长度

10、是通过安装合适的齿轮来进行保证的，通过在一个计时转盘上 插入销子来把周期分成不同的时间间隔。为了适应交通变化的需要，这种划分时间的 方式被称为“三个时段”划分法。同时为了保证相邻的交叉口能够在一个交通信号系 统中以预计的信号周期、绿信比和相位差下工作，一种“七条线缆”连接的方式发展 起来，以使相邻的电机驱动的信号灯能够在一种系统控制的方式下工作，即使现在我 们步入了新千年，在一些城市的某些地方仍然使用这种基于三个时段划分周期的信号 控制器和七条线缆连接的系统。甚至，大部分在电机驱动的系统中发展起来的术语到 现在仍然在现代的微处理控制器中使用。 在 20 世纪 60 年代早期，计算机被引进到交通

11、信号控制系统中。在 1963 年，第一 个计算机控制的交通信号控制系统在加拿大的多伦多市安装。 20 世纪 70 年代，微处理器被普遍使用，相应的硬件和软件也开始起步。美国电器 制造者协会交通控制标准由于基于微处理器的交通信号控制器能够加入新的软硬件来 增加新的功能，因此许多经销商加入了交通控制的经营领域，竞争的激烈使得经销商 们不断推出有自己特色的产品，从而出现了多种交通信号控制器，同时也产生了各种 控制器之间的不兼容性。为了解决这个问题，许多经销商在 20 世纪 80 年代一起起草 了一个标准规范 nema-ts1，这个规范定义了在 a、b、c 连接器上的操作针和电力针以 便控制器能够提供

12、单独的感应控制。nema-ts1 标准是基于控制器会提供一套基本的特 点和标准的连接器。制造商们可以依据提供的信号控制器硬件和软件标准来竞争。这 个标准对单点的交叉口感应控制是成功的，但是对更复杂的功能缺乏详细的规定，如 协调感应控制和预先清空等。 为了适应不断发展的需要，20 世纪 80 年代末 90 年代初，nema ts1 更新到了 nema ts2，从而提供信号协调感应控制、预先清空信号和一种可选择的串行通信的连接方式。 在 20 世纪 90 年代，交通信号控制出现了新的研究方向，部分由于 1991 年的联合 运输地面交通效率法案（istea） ，部分是由于计算机和通信技术快速发展的结

13、果。 现在，交通控制更是趋向智能化方向发展，相信我们将来的交通一定是畅通而便 捷的。 1.3 设计要求及内容 1.信号灯白天工作方式 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。 某方向绿灯点亮 2

14、0 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。 2.信号灯夜间工作方式 南北东西各方向黄灯亮，且每秒闪动一次，其它灯不亮。 3.设置一个手动开关，用它控制白天和夜间工作方式。 4.画出整个设计电路，并用 ni multisim10 软件进行仿真。 2 2 原理和方案的拟定原理和方案的拟定 2.1 设计方案的选择 根据课题设计要求，我设计了二种方案： 方案一：采用时序逻辑电路设计 时序逻辑电路不但与输入状态有关，而且还与输出端原来的状态有关，一般由逻 辑门和触发器组成。 方案二：采用组合逻辑电路设计 组合逻辑电路由逻辑门组成，其输出只由输

15、入状态决定，并且符合一定的逻辑关 系。 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。因此用组合逻辑设计。 3 3 方案的实现方案的实现 3.1 系统的设计 该系统工作的十字路口由东西主干道和南北主支干道组成。四个路口中只有西路 口和北路口设有红、黄、绿三色信号灯。其示意图由图 3-1 所示： 图 3-1 十字路口示意图 3.2 设计系统白天工作流程图 3.2.1 工作流程图 白天点亮时的工作换灯流程图如图 3-2 所示。 3.2.2 系统硬件结构框图 根据系统

16、工作流程图，设计系统硬件结构框图如图 3-3 所示。它主要由四分频器、 十二进制计数器、控制电路、系统电源和秒脉冲信号发生器等部分组成。系统电源为 各部分硬件提供电能；秒脉冲发生器为该系统中四分频器提供标准时钟信号源；秒脉 冲经 4 分频后得到 4 秒脉冲，将其作为十二进制计数器的 cp 脉冲；将十二进制计数器 作为控制电路的输入，而组合逻辑电路的输出去驱动东西和南北两个方向的信号灯的 点亮。 图3-2 交通灯工作换灯流程图 南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮 5t 南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮 1t 南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮 5t 南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮 1t 3.3 交通信号灯

17、控制系统 1.信号灯控制系统的原理 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。因此采用组合逻辑电路。组合逻辑电路：将十二 进制计数器作为组合逻辑电路的输入，而组合逻辑电路的输出去驱动东西和南北两个 方向的信号灯的点亮。 信号灯控制系统的原理：秒脉冲发生器产生秒脉冲信号，通过四分频器将信号变 成 4 秒的单位脉冲，作为十二进制计数器的 cp 脉冲，使整个电路工作步调相一致，信 号灯采用 led 红、绿、黄发光二极管来模拟，经过组合逻辑电路的选择，由其输出来 驱

18、动所有发光二极管的亮与灭，以此来模拟交通信号灯的运行情况。并且设置一个手 动开关，以此来改变白天与黑夜两种不同的工作模式，完成设计要求。 交通灯控制系统的原理框图如图 3-4 所示。 图 3-3 系统硬件结构框图 图 3-4 交通灯控制系统的原理框图 东西信号灯南北信号灯 控制电路 十二进制计数器 四分频器秒脉冲产生电路 系统电源 工作方式控制开关 关关 4 4 系统电路设计系统电路设计 4.1 电源模块 信号灯采用三极管 9031 驱动，其额定电流与额定电压应满足三级管的驱动能力， 电源电压采用直流 5v，通过变压器将市电降压到交流 9v，在通过整流桥整流滤波和稳 压块 7805 得到直流

19、5v 电压。直流稳压电源的任务是为整体电路提供直流电源。故稳 压电源电路的输出电压值和输出电流值应满足整体电路的需要。 大多数电子设备和微机系统都需要稳定的直流电压。为了减少经变压、整流和滤 波后的直流电压受交流电源波动与负载变化的影响，作为一个实际的交通信号灯控制 电路应用系统，直流稳压电源是必不可少的。此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。 直流稳压电源包括变压器降压、二极管（或整流桥）整流、电容滤波、集成稳压 芯片稳压四部分。 直流稳压电源原理图如图 4-1 所示。 1.元器件的确定 整流器初选 1

20、b4b42；电容选取 1 mf,电压 25v；变压器；集成稳压芯片初选 lm7805ct 芯片。 图 4-1 直流稳压电源原理图 4.2 脉冲发生器模块 由于黄灯点亮时按秒闪动，所以需要设计秒脉冲产生电路。秒脉冲产生电路实际 就是一个多谐振荡电路，它可以是用门电路和电阻、电容组成的多谐振荡电路，也可 以是用集成定时器 555(图 4-2 是 555 定时器的原理图，图 4-3 是 555 定时器的引脚图) 和电阻、电容组成的多谐振荡器。 图 4-2 555 定时器的原理图 为了电路简单和调节振荡周期方便，选择用 555 定时器组成多谐振荡器（如图 4-4 所示） 图 4-3 555 定时器引脚

21、图 1. 元器件的确定 2 r 根据周期与频率的计算公式：t=（+2）*cln2=0.7（+2）电源电压 1 r 2 r 1 r 2 r =+5v，其中电路图中的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，一般选用 cc v 2 c 0.01uf 的瓷片电容。再次课设中要求输出 t=1s，选取电容=1uf， =560k 欧姆， 2 c 1 r 根据震荡周期计算，选择电阻=434k 欧姆。当元件选取完成后，根据电路原理图连 2 r 接电路即可。 c2 1uf c3 10nf u19 lm555cm gnd 1 dis 7 out 3 rst 4 vcc 8 thr 6 con 5 tri 2 r13 5

22、60 r14 434 1 2 4 3 0 5 uo uc 图 4-4 用 555 定时器组成多谐振荡器 4.3 分频器模块 十二进制计数器的时间单位为 4 秒，即它的 cp 脉冲为 4 秒。为了使整体电路工作 步调一致，4 秒脉冲应该利用秒脉冲经分频获得，这就需要设计一个 4 分频器电路。秒 脉冲经 4 分频后得到 4 秒脉冲，将其作为十二进制计数器的 cp 脉冲。本次课程设计使 用两个 d 触发器组成 4 分频器电路，如图 4-5 所示。 图 4-5 四分频电路的原理图 74ls74 是一个边沿触发器数字电路器件，每个器件中包含两个相同的、相互独立 的边沿触发 d 触发器电路模块。图 4-6

23、 为其引脚排列和逻辑符号。4 分频器电路逻辑功 能表如表 4-1 所示。 cpdqn+1 0xqn 100 111 表 4-1 4 分频器电路逻辑功能表 图 4-6 74ls74d 的引脚图 功能说明： 74ls74 内含两个独立的 d 上升沿双 d 触发器，每个触发器有数据输入（d） 、置位 输入（）复位输入（） 、时钟输入（cp）和数据输出。、的低电平使输出 预置或清除，而与其它输入端的电平无关。当、均无效（高电平式）时，符合 建立时间要求的 d 数据在 cp 上升沿作用下传送到输出端。74ls74 功能表如表 4-2 所示。 表 4-2 74ls74 功能表 输入输出 sdrdcpdqn

24、+1qn 0110 1001 00 11110 11001 11qnqn 4.4 计数模块 由信号灯白天点亮流程图可以得知，任何方向的信号灯的一个工作循环为十二进 制（绿、黄、红时间比例为 5：1：6） ，因此需要设计十二进制计数器，循环工作控制 白天信号灯的点亮。因此，用移位寄存器组成十二进制计数器，拟选用 8 位串入并出 移位寄存器 74ls164（其引脚图如图 4-7 所示，功能表如表 4.3 所示） 。 图 4-7 74ls164 引脚图 应用电路：用 74ls164 组成的 12 进制扭环型计数器电路 ，其电路图如下图 4-8 所示。 图 4-8 12 进制扭环型计数器电路 表 4.

25、3 74ls164 功能表 4.5 逻辑控制电路模块 逻辑控制电路是本设计的核心电路，由它控制交通信号灯按要求方式点亮(一般经 驱动电路去控制信号灯)。根据白天信号灯的点亮要求，将时序逻辑电路的输出作为组 合逻辑电路的输入，而组合逻辑电路的输出给信号灯的驱动电路。夜晚工作方式也需 要组合逻辑电路的功能以及秒脉冲通过与门实现。组合逻辑电路的真值表如表 4.4 所 输入输出 清零时钟串入 rdcpabqaqbqcqdqeqfqgqh lllllllll hlqaoqboqcoqdoqeoqfoqgoqho hhhhqanqbnqcnqdnqenqfnqgn hllqanqbnqcnqdnqenqf

26、nqgn hllqanqbnqcnqdnqenqfnqgn 示，逻辑控制原理图如图 4.9 所示。 表 4.4 组合逻辑电路的真值表 计数器输出南北信号东西信号 qa qb qc qd qe qf nsg nsy nsr ewg ewy ewr 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1

27、 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 图 4.9 逻辑控制原理图 4.64.6 信号灯驱动电路模块信号灯驱动电路模块 本次课程设计选择使用基本放大电路对发光二极管进行驱动，使其点亮。其设计 电路如图 4-10 所示。 图 4-10 信号灯驱动电路 此基本放大电路的元器件选择及设计参数的确定： 电源电压=5v;集电极负载电阻的计算与确定：发光二极管的驱动电流为 cc

28、v c r 3ma20 ma, 发光二极管的驱动电压约为 1.7v 左右，其截止时不工作，正常工作时处 于饱和状态，由于=0.3v 可忽略，=(-1.7)*1000/(320),即=1651100 ces u c r cc v c r ，可取=220，此时它的驱动电流为 15 ma。 c r 发光二极管饱和时=0.7v，=15/100=0.15 ma，因为，可取=1 ces u bs i b i bs i b i ma。高电平时，=5k。因此，=5k。 b r 2 r 4.7 白天夜间模式切换模块 本设计中白天与黑夜的转换开关为手动开关。 由经过修改之后的组合逻辑电路输出与输入的表达式可以看出

29、，白天与黑夜模式 的转换由 74ls164 的=1 时为白天工作模式， =0 时为夜晚工作模式。 d r d r 5 5 模块的组装、仿真与调试模块的组装、仿真与调试 5.1 multisim 10 软件简介 ni multisim 10 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 ni multisim，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 signalexpress 软件的集成，完善

30、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。有如下特点： 1.通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路 ； 2.通过交互式 ni multisim 10 软件仿真, 迅速了解电路行为； 3.借助高级电路分析, 理解基本设计特征 ； 4.通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试 ； 5.通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短研发时间。 5.2 电路的组装 在 ni multisim 10 软件主界面内，用粘贴的方法将上述 7 分单元电路置于同一界 面内，再按照各自对应关系相互连接构成的交通信号灯自动定时控制系统如图 5-1 很 明显，由于采用子电路表示方法，使

31、系统电路大大简化。 5.3 交通灯完整功能的实现 1.交通信号灯的完整电路图见附录仿真图。 2.交通信号灯的工作原理：首先闭合开关，电路工作在白天工作状态。555 定时器 发出秒脉冲，通过四分频器电路产生 4 秒脉冲，再此脉冲作用下，十二进制计数器发 出 0 或 1，通过逻辑电路使输入各个二极管的电位发生变化，使某方向绿灯点亮 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。闭合开关后，十二进制计数器被异步置零，两个或门工作，进而 只有两个黄

32、灯受控制，在通过秒脉冲的作用，使黄灯每秒闪动一次，其它灯不亮。 图 5-1 交通信号灯控制系统 5.4 电路的调试与仿真 在系统安装调试中，首先将各单元电路调试正常，然后再进行各单元电路之间的 连接，要特别注意电路之间的高、低电平的配合。若系统组装完毕， “通电”测试，工 作不正常，仍可将各单元电路拆开，引入秒脉冲单独调试。 5.4.1 电源模块的仿真 上述获得直流稳压电源电路的实现过程借助 ni multisim 10 软件进行仿真。其仿 真电路连接图示如图 5-2。用电压表测量过整流器前后的电压的仿真结果如图 5-3 所示。 图 5-2 直流稳压电源原理图 图 5-3 经 7085 整流器

33、前后电压仿真结果 5.4.2 脉冲发生器模块的仿真 上述获得用 555 定时器组成多谐振荡器电路的实现过程完全可以借助 ni multisim 10 软件进行仿真。给上述电路接入五伏直流电源，用示波器测量 555 定时器 的输出电压，其仿真电路连接图示及其结果如图 5-4 和图 5-5 所示。 图 5-4 555 定时器输出电压的仿真电路连接图示 图 5-5 555 定时器输出电压的仿真结果 结果结果 5.5 调试方法 1.首先调试 555 定时器。用示波器观察 555 定时器输出波形，确定 555 定时器是 否正常工作，振荡频率是否是 2hz。调节电位器 r1，使 555 定时器产生频 率为

34、 1hz 的 方波信号。 2.调试分频器。用示波器观察分频器输出波形，确定信号频率是否是 0.25hz。 3.调试十二进制计数示电路，将秒信号输送各计数器观察是否工作正常。 4.整体调试。各部分电路连接起来，观察交通灯是否正常工作。 5.6 调试中出现的问题、原因分析及解决方法 1.灯不正常发光 原因是线接触不良造成的。 2.555 定时器形成的多谐振荡器发出的 1hz 脉冲信号，仿真与实际示波器测出的 脉冲信号有误差，如图 5-6 所示。 图 5-6 555 定时器输出的错误脉冲信号 由于元件制作误差及环境干扰所致。可以使用晶振形成 1hz 的脉冲信号，led 发 光时间应该能够更加准确。

35、3.电源中用变压器降压得不到 9v 交流电压,如 5-7 所示。 图 5-7 稳压电源中变压器降压得到的错误交流电压值 原因是该变压器的变比不合适造成的，改变变压器变比，使之达到确定的输出可 以得到相应的电压。 4.直流稳压电源输出的电压与理想的直流输出电压（5v）有较大的误差，如 5-8 所示。 图 5-8 直流稳压电源得到的错误直流电压值 原因是电容容量的选取不合理，因为此电容的作用是抑制高频干扰，防止产生 3 c 自激震荡。 5.使用 ni multisim 10 软件的过程中，无法删除元件、仪器、连线，如示波器和 电压表，如图 5-9 所示。 图 5-9 无法删去示波器和电压表 原因是

36、删除元件、仪器、连线等，一定要在断开仿真开关的情况下进行。 6.使用 ni multisim 10 软件的过程中，无法在各个分模块中进行调试和仿真操作 原因是不要长时间使各个模块处于仿真状态，以免影响其他模块进行调试和仿真 操作。 7.555 定时器产生的波形周期大于 1s 原因是，取值时存在误差，以至于导致 555 参数不准确，经调整后恢复正常。 8.交通信号灯在仿真时灯的变化很慢 原因是，脉冲周期在仿真状态下过长，不利于对实验现象的直接观察，经过对 555 集成定时器电阻参数的修改，使频率提高，方便观察实验结果。 9.白天和黑夜交通信号灯的仿真结果与实际情况相反 原因是，忽视了 led 数

37、码管的极性，以至于 led 的针脚接线接反。 10.各个模块的电能全部由直流稳压电源提供，不能另外单独接电源。如图 5-10 所示信号灯驱动电路和白天夜间模式切换电路由第二独立电源提供电力。 图 5-10 另外单独接电源的信号灯驱动电路和白天夜间模式切换电路 另外单独接电源 6 6 总结总结 这次课程设计，使我的动手、动脑和解决问题的能力得到全面、系统的锻炼。起 初，我有点眼高手低，本以为完成本次课程设计犹如学习课本知识一样简单，但是在 实际设计过程中却遇到了诸多难题，比如，在设计各个电路块的过程中，有很多芯片 的管脚的功能不了解，通过重温课本，查阅相关资料和请教老师和同学，最终我比较 圆满地

38、完成了设计。 通过这次课程设计，我进一步认识到了自学的重要性，以及学以致用的道理，也 体会到了自己完成一件事的喜悦和成功解决困难的乐趣。我在图书馆和网上查阅了大 量的资料，同时也认识到了图书馆和网上搜索的重要作用。在今后的学习过程中，应 该多到图书馆和网上看一些专业方面的书籍，以丰富自己的知识。也使我加深了对数 字电路技术的理解和应用。由于知识水平的局限，设计中可能会存在着一些不足，我 真诚的接受老师和同学的批评和指正。 本次课程设计让我收获颇多。首先，对于组合逻辑电路的相关知识有了更深入的 掌握，比如各芯片的引脚及功能。其次，对 multisim 软件的应用更加熟练，不仅掌握 了芯片的搜索、

39、线路的连接、而且也掌握了电路图的仿真和调试等。 致谢致谢 本次课程设计是在李海涛等老师的悉心指导下完成的，从课程设计的选题到说明 书的完成都浸透了恩师们的大量心血和精力，老师渊博的知识、严谨的治学态度和求 实精神、忘我的工作作风、学术上的远见和生活上的平易近人，时刻激励着我，是我 毕生学习的榜样。值此说明书完成之际，特向老师们致以诚挚的感激和无尽的敬意！ 在课程设计过程中，始终得到了李占方、武振江、黄京汉等同学的关心、帮助和 指导。曾与他们进行了多次有益的探讨和学术交流，得到了许多启发。对于他们的支 持和帮助表示诚挚的谢意！ 最后，向所有给予我关心和帮助的领导、老师、同学和朋友们再次表示衷心的感 谢！ 参考文献参考文献 1 付家才主编电子工程实践技术北京：北京工业出版社，2003 2 毕满清主编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 5 韩力主编. multisim10 应用教程. 北京：电子工业出版社，2008 6 李忠波主编. 电子设计与仿真技术. 北京:机械工业出版社,2004.7 7 童诗白、华成英主编. 模拟电子技术基础. 北京:高等教育出版社,2001 8 张庆双主编. 电子元器件的选用与检测. 北