基于Multisim的交通灯控制器设计与仿真

展 慧，宋朝霞，曾瑛

1.武汉工业学院工商学院，湖北 武汉 430065

基于Multisim的交通灯控制器设计与仿真

展 慧1，宋朝霞，曾瑛

1.武汉工业学院工商学院，湖北 武汉 430065

本文以Multisim仿真软件为平台设计了交通灯控制电路，对电路的相关参数进行调整，并进行仿真和理论分析。仿真结果表明，设计的电路达到了预期要求。

电子设计；电路仿真；multisim；555定时器；控制器

electronics design；circuit simulation；multisim；555 timer ；controller

引 言

Multisim是一个用于电路设计和仿真的软件,被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室[1,2]。Multisim提供了从分立元件到集成元件,从无源器件到有源器件,从模拟器件到数字器件甚至高频类元器件及机电类元器件等庞大的元器件库,并且提供了功能强大、设备齐全的虚拟仪器和能满足各种分析需求的分析方法。与传统的电路设计相比，可随时调整元器件参数以达到预期的要求，从而能降低电路设计成本，缩短设计周期，提高设计效率[3,4，5]。

在十字路口中，为了保证交通秩序和行人安全，一般在每条道路上各有一组信号灯。南北向和东西向道路上的车辆交替运行。本文研究利用Multisim软件设计具有三种信号灯（红、黄、绿）的交通灯控制器，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆留出时间停在禁行线外；两干道交替允许通行，每次放行30秒，黄灯亮5秒；各信号灯倒计时显示，以方便的实现指挥各种车辆和行人通行实现十字路口交通管理的自动化，设计流程图如图1所示。

1 交通控制器电路设计

交通控制器电路按功能分成3个单元电路：振荡电路、计数器和译码显示电路、主控制电路和信号灯译码驱动。

图 1 交通灯控制电路的设计框图

1.1 振荡电路

该振荡电路核心元件由555定时器构成，555定时器是一种多用途的模拟、数字混合集成电路，在波形的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等许多领域中得到了应用。此外，555定时器的驱动能力较强，可以吸收和输出200mA电流。因此它可直接用于驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等[6]。

由555定时器构成的多谐振荡器电路原理图2所示。电路由一个555芯片、两个电阻和两个电容组成，通过电阻给电容C充电、放电的过程来产生振荡，从而输出矩形脉冲。该振荡电路输出频率为1HZ幅度为5V的时钟脉冲。

555定时器原理图

1.2 计数器和译码显示电路

图3 计数电路

计数器电路可实现30S倒计时（计数范围为30～1的减数计数器）功能。该电路主要是由2片可逆计数器74LS192芯片级联而成，然后通过主控制电路实现转换，最终各个方向的倒计时共用一套译码显示数码管显示。74LS192构成的计数器电路图3所示：左侧的74LS192芯片为计数器的十位，右侧的74LS192芯片为计数器的个位，个位和十位计数器的四个输出端接到数码显示管的四个引脚上。

位数的74LS192芯片的DOWN端接的是1HZ时钟脉冲，即可倒计时。该芯片低电频有效，所以芯片的UP端和LOAD端接5V VCC电源。BO为借位端接作为十位数的74LS192芯片的DOWN端。该芯片A、B端都接电源，则可完成十位从3开始倒计时。BO端与LOAD端接，则30秒倒计时完成时BO端进位触发LOAD端置数再次从30开始倒计时。

1.3 主控制电路和信号灯译码驱动

主控制电路和信号灯译码驱动用各种门电路和T触发器组成，能实现计时电路的转换、各方向信号灯的控制。主控制电路和信号灯译码驱动电路图4所示。

U12引脚接作为个位数的74LS192的QD端，U13引脚分别接其QC、QB端，U11的四个引脚分别接作为十位数的74LS192的QA、QB、QC、QD端,U11在与U12接一个与门U15。则作为十位数74LS192输出全为0时才可触发，作为个位数74LS192输出有8时不触发，有4同时有2不触发，只有1、2、3、4、5才触发，即为黄灯线路。

因为6个灯的连接方式为：南北向黄绿灯并联后与东西向红灯串联，东西向黄绿灯并联后与南北向红灯串联。所以将U15后加一个非门即可分出两条线路对应黄灯线路和绿灯线路。U19的UP端接作为十位数的74LS192芯片的LOAD端与BO端的连接处，即每次倒数到0时U4自我置数时给予U19芯片UP端+1所以U19芯片74LS192每次倒数1次都在处于奇偶变换，则由QA输出端分出两条线其中一条接非门，即可分别控制南北/东西向灯了。

1.4 仿真分析

点击Multisim11软件的“Simulate/ Run”按钮或“F5”键进行交通灯控制电路仿真演示。电路倒计时显示首先为30S，南北向绿灯亮，东西向红灯亮，南北向的车辆可自由通行；东西向红灯亮，东西向的车辆禁止通行。时间显示器从预置的30S，以每秒减1，减到5时，南北向绿灯转换为黄灯，其他灯不变。减到数1时，一秒后显示器又转换成预置的30S，南北向黄灯转换为红灯，南北向车辆禁止通行，依次循环。

2 结语

文章依Multisim11软件为平台，设计了一个交通灯控制电路，并仿真演示，其结果与实际设计的要求相符。而使用Multisim软件可方便的使用各种器件并能灵活的对相关参数进行设置，使电子线路的设计变得便捷，更有利于实际问题的解决。

[1]董玉冰. 基于 Multisim 9.0 简易数字频率计的设计与仿真 [J].长春大学学报, 2009, 19(6) : 6～8

[2]马华玲，左谨平. 基于NI Multisim 10的函数发生器设计与仿真[ J].北京：电子技术，2010:35～36

[3]孔云龙, 谢海良. Multisim 9.0在电子电路实验中的应用[J].三门峡职业技术学院学报, 2008 (1) :117～118

[4]张晶,李心广. 基于 Multisim的电路设计与仿真[J].计算机仿真,2005, 22 (5) : 109～112

[5]郭丽颖.基于Multisim的彩灯循环闪烁电路设计与仿真[J].实验室研究与探索，2010.7

[6]佘新平.数字电子技术.[M].武汉：华中科技大学出版社，2009

Design and Simulation of Controller of traffic light Based on Mu l tisi m

Zhan Hui ，Song Zhaoxia，Zeng Ying (Wuhan Polytechnic University Industrial a ,Wuhan 430065 Hub)

Adopting an excellent software Multisim, this paper offers a new design of traffic light circuit controller, by adjusting some of the circuit parameters as well as adopting some theoretical analysis and simulation. The results of the experiment reveals that the desired goals have been met.

TP391.9

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.049

展 慧(1982-) 女，硕士生. 汉族，河南省周口市，研究方向：智能化检测与控制技术，电子设计