数字电子技术课程设计-交通信号灯控制电路的设计与仿真

数字电子技术课程设计-交通信号灯控制电路的设计与仿真内容摘要：

频电路及部分微机接口电路等。 Multisim 10 具有强大的 Help 功能，其 Help 系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能说明。 Help 中这种元器件功能说明有利于使用 Multisim 10 进行 CAI 教学。 利用 Multisim 10 可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可以方便地对电路参数进行测试和分 析；可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高。 multisim 10 特点： ● 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 产品中使用。 课程设计说明书 4 4 各单元模块 直流稳压电源 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。 78 系列和 79 系列三端线性集成稳压器为输出固定电压的集成稳压器。 78 系列输出正电压， 79 系列输出负电压。 它们输出的固定电压标称值分别为 :5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 24V。 如 7805输出电压为 5V， 7806 输出电压为 6V， …7824 输出电压为 24V。 79 系列输出电压与此类同。 输出电流档次由 78（ 79）与输出电压档次之间的英 文字母决定：L()、 M()、空（ ）、 T(3A)、 H（ 5A）、 P(10A)。 根据电源的负载电流，折算成 LR 值，利用有关公式选择滤波电容的容量。 其耐压应高于变压器次级电压峰值 2 倍以上。 根据负载电流，选择整流二极管，要求二极管最大整流电流大于负载电流的2 倍以上。 其耐压应大于变压器次级电压峰值的 2 倍以上。 变压器的功率应大于系统功率 2 倍以上，次级输出电压有效值根据桥式整流电容滤波输出电压为 ~ ，而这个值应大于稳压输出电压值的 3~5V ，从而选定变压器次级电压的有效值。 而整流滤波的输出为 8~10V ， 本系统采用 8299整流桥。 变压器选择 9/12V 即可。 因此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。 秒脉冲产生电路 秒脉冲产生电路 : 由于黄灯点亮时按秒闪动以及时间显示按秒倒计时，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，也可以是用定时器 555 和电阻、电容组成的多谐振荡器。 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。 图 41 直流稳压电源原理图 课程设计说明书 5 振 荡周期的计算公式是： 1 2 1 2T ( R 2R ) C 1 n 2 0 . 7( R 2R )C    ；电源电压CCV =+5V ； 其中电路图中 2C 的作用是防止电磁干扰对振荡电路的影响，一般选用 F 的瓷片电容。 再次课程设计中要求 T=1s，选取 1C=1 F ， R1=560kΩ ,通过计算得 R2=434 kΩ。 当器件选取完成之后根据电路连接即可。 分频器 因为该控制电路是以 4秒为时间单位，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。 4S 脉冲是为 74LS164 提供的 CP 脉冲。 从理论上讲， 4S 脉冲可以用多谐振荡器来产生。 为了使整体电路的脉冲协调一致， 4S 脉冲应将秒脉冲经过 4 分频器得出。 因此， 4S 脉冲电路的设计实际上就是 4 分频器的设计。 使用 74LS74 实现4 分频器。 图 42 555 定时器 图 43 555 定时器构成多谐振荡器的原理图 课程设计说明书 6 其四分频的电路原理图如下图所示： 十二进制计数器 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。 图 47 74LS164功能表器原理图 应用电路：用 74LS164 组成的 12 进制扭环型计数器电路 ，其电路图如下图所示。 图 44 74LS74 引脚结构图 图 45 74LS74 真值表 图 46 四分频的电路原理图 图 48 74LS164 引脚图。