简易六十秒交通灯控制电路

EDA 技术 课程大作业项目名称：实用电路仿真分析设计专业班级：微机101学 号：100507127姓 名：周圣礼连云港职业技术学院信息工程学院年月日项目一：项目名称： 振荡电路仿真分析 项目要求：1、仿真分析的基本设置2、掌握常用的高级仿真分析方法项目设计准备分析：1、掌握电路图原理2、了解各种仿真方法的作用3、根据仿真结果进一步提高对电路性能的提高项目设计步骤：项目仿真结果及分析：一、瞬态分析1、创建要分析的电路，如图1.1 所示的震荡电路。2、执行采单 “Simulation”f“Analyses”f“Transient Analysis”，根据实际需要设置 好分析参数。初始条件为使用直流工作点分析；起始条件为Os；终点时间为2.5e-06；最大 时间步长设置为自动产生时间步长；输出节点为3。如图1.2所示1.3 瞬态分析结果图 1.4 示波器图3、分析结果从图 1.3 瞬态分析结果和图 1.4 示波器测得的图可以看出瞬态分析实际上与使用示波 器观测电路波形相似。从图中可以看出振荡电路的起振，分析可知，打开仿真开关，两个串 联电容Cl、C2被充电。充电完成后，两个电容C与电感L并联，此时电容C向电感L放 电。在 C 刚放电时，由于电感中的电流不能突变，因此放电电流从零开始，逐渐增大，电 容C的端电压逐渐减小。此时电容C的电能逐渐变为电感L中的磁能；当C电荷放完后， 其端电压等于零，但由于电感中的电流不能突变，因此，电流不会突然消失，按照原来的方 向继续流动，电感L反过来向电容充电，使电感中的磁能又变成电容中的电能。当C充满 后，C又向L充电，这样电能和磁能反复的相互转换，即开始起振。二、参数扫描分析l 、创建要分析的电路，如图 l.l 所示的震荡电路。2、执行菜单 “Simulation”f“Analyses”f“Parameter Sweep”，设置参数扫描法分析 电感L在100uH、120uH、140uH时的波形和频率变化。具体参数如图1.5所示l.5 参数设置图 1.6 参数扫描分析结果3、分析结果从图 1.6 可以看出，随着电感值的增加，震动的幅度也在变大。三、直流工作点分析1、创建要分析的电路，如图1.1 所示的震荡电路。2、执行菜单 “Simulation” f “Analyses” f “DC Operation Point”，在弹出的对话框中, 在其中选择输出变量，本例选择图 1.1 中的节点1、 3、 5。如图 1.7 所示图 1.7 直流工作点分析Opeiating PointDC? Operating Point5.609354.929956.0000053图 1.8 直流工作点分析结果3、分析结果从图1.8可以看出，能量经过电子元件之后都会有损耗，电源传输过来的能量在电容C 和电感L直接相互转化的过程中被损耗，能量不断减小。LC振荡电路放置一个三极管，以 此来放大不断被消耗的振荡信号。振荡器实质是一种满足自激振荡条件的反馈放大器，它可 以产生正弦波信号或非正弦波信号。项目二：项目名称：8s交通灯控制器项目要求：1、以 74LS160D 为核心，能读秒。2、A街道先出现绿灯3s、黄灯1s、时，B街道为红灯4s；而A街道为红灯4s 时，B街道出现绿灯3s、黄灯1s；如此循环。3、各交通灯的控制逻辑表达式通过逻辑装换仪获取。4、设计出仿真电路，并进行仿真能正确实现控制目标。项目设计准备分析：1、由上述可知，交通灯循环的时间为8s,用74LS160来完成时间控制，相当于 模8的计数器。2、各交通灯的控制逻辑表达式通过逻辑装换仪获取。项目设计步骤：1、模8计数器设计74LS160是同步十进制计数器，基于Multisim仿真软件，调出74LS160芯片按 F1 可查看其相应的引脚功能。由于要产生8s的控制信号，所以CLK端输入1Hz的脉冲信号，而8s 一循环相当于 模8计数，即00000111,故将1000信号作为清零信号，即将QD通过一个非门接到 芯片的清零端CLR。根据以上思路设计后的电路如图2.1 所示。222UB1Hz 5V ru图 2.1 模 8 计数器-CLR74LS-16LIDDCD_HEK-LQ4D74LS05N2、交通灯逻辑表达式的获取 根据交通灯控制电路的真值表，通过逻辑转换仪可以获得各灯的逻辑表达式，如图2.2 所示为获得 GA 逻辑表达式的方法。在逻辑转换仪中选中 ABCD 四个输入端，将 GA 的真值表输入其中，执行获得逻辑表达式。OutConversionsAIE：AlE：A|E：Logic Converter-XLCli o 1NANDBG+BCODDD0U010 0 1D0D11U U 2DU1U10 0 30U11D0 0 4D1UU00 U 501U1D0 0 6011U00 0 7011100 D 81U0UK0 Li 910LI1X0 1 01U1UXU 1 11U11X0 1 211LIUX0 1 311U1XU 1 4111UX0 1 51111XOOOOOOOOABCDEFGH图 2.2 GA 逻辑表达式从逻辑转换仪中可以获得：GA = BC + BC对照实际电路可以获得实际的逻辑表达 式为GA = BC + AC。同理可获得其他灯的逻辑表达式。YA = ABC RA = C GB = BC + AC YB = ABC RB = C注意：逻辑转换仪中的输入端ABCD对应实际交通灯控制电路真值表中的DCBA,即A -D,以此类堆。3、交通灯控制电路的实现根据上述逻辑表达式，可以用门电路画出相应的电路图，如图2.3 所示。vccAQA:护QBcQCDQD3 5 - G -V 1DCD_HEX图 2.3 交通灯控制电路、逻辑分析仪 为了更好的观察各灯之间的时间关系，将该电路输出借到逻辑分析仪中，仿真的结果 如图 2.4 所示，从输出的波形中可以看出与真值表描述的关系相同，说明电路设计正确。12.000ClockzTri沪Set：. |12斗Tenn 7Tera gT竺D寸TeralOThrallTerallTml3Teml4TeraliTM2 15CliKk WClock QiJTri ee QuT18.0T218.0T1-T210.0盃35ZDZtCtDDks.Dii1Qualifier广图 2.4 仿真波形项目二进阶：项目名称：60s交通灯控制器项目要求：1、A街道路绿灯20s，黄灯10s； B街道红灯30s。B街道路绿灯20s，黄灯10s； A 街道红灯 30s。2、用十进制数字晃示放行及等待时间。项目设计准备分析：1、总时间为60s,总体思路为交通灯控制电路由，60s计数器、灯转换主控制电 路、数码管显示电路。项目设计步骤：1、灯转换主控电路十字路口 A、B两街道通彳丁情况共有4种可能：A街道绿灯亮，B街道红灯亮，持续 30s:20s后，A街道黄灯亮，B街道红灯亮，持续10s；310s后，A街道红灯亮，B街 道黄灯亮，持续30s；10s后，A街道红灯亮，B街道绿灯亮。持续20so这四种状态循环：设四种状态为S0、 叵-S1、 S2、S3。1）主控制器主控制器由一块74LS160D来实现，74LS160D为十进制计数器，只用其QA、QB两个输出端构成 4 种输出状态。如图 3.1 所示2、信号灯控制电路主控器的4种状态分别要控制A、B街道红、黄、绿灯的亮与灭。设灯亮为1,灯灭为0，则其控制信号真值表如下表所示主控制器状态ABQBQA红灯R黄灯Y绿灯G红灯r黄灯y绿灯gso00001100S101010100S210100001S311100010由真值表可以写出各灯的逻辑表达式：RA = BYA = BA GA = BA rB = B yB = AB gB 二 AB信号灯控制电路如图3.2 所示图 3.2 信号灯控制电路3、计时器 计时器可以对主控器发出状态转换信号，主控制器可以根据状态转换信号进行状态的转换。在主控器进入SO状态的时候，开始20s的计数；20s后，产生脉冲，向主控制器发出 状态转换信号，使主控器进入 S1 状态，计数器开始 10s 计时； 10s 后，又产生脉冲，发出 状态转换信号，使主控器进入S2状态。由于条件选取问题，本人只选取了三十秒的循环。但是可以用两个60s计数器，使其中 一个 60s 先计数， 30s 后，第二个计数器开始计数，以此循环。最后将其两个三十秒循环条 件经过或运算之后接入主控器的 CP 脉冲端。如图3.3所示。图 3.3 两计时器4、60s交通灯电路总图，如图3.4所示图 3.4 60s 交通灯电路总图AQABQBQCCQDEDA 课程学习心得这门课程学了半个学期了，说说我自己在这半学期里对这门课程的一些体会，首先是我 了解到EDA技术的内涵和范畴。利用EDA工具，可以大大缩短设计周期，提高设计效率, 减小设计风险。对于电路设计师来说，正确的应用仿真分析验证方案，正确评价仿真分析结 果，是有效应用EDA工具、提高设计质量的重要环节。随着微电子技术和计算机技术的不断发展，计算机辅助设计技术已广泛应用在通信、国 防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，这就是EDA技术的应用。 它已成为当今电子技术发展的前沿之一。我觉得这门课程对我们来说主要有两个比较大的帮助而且也是非常有意义的：一是当我 们在进行电路设计的时候，可以利用multisim软件进行很方便的调试、仿真，如果有些元件 的参数我们不能确定也可以用仿真软件多次仿真来得到某元器件的更佳参数；二是这门课程 可以让我们回顾以前电工电子的知识，我们在大一的时候电工电子普遍都学得不怎么好，正 好这门课程的开设可以让我们重新去研究电工电子，增强我们的基础知识。在上机课的时候 因为时间有限，老师只能给我们很少的任务，如果仅仅只满足于老师布置的这点任务我想是 远远不够的，不仅仅是这门课程，其他课业一样，必须靠我们自己利用课外的时间多看看电 工电子基础知识，多利用multisim软件去仿真模拟电路或者数字电路，只有这样，我们才能 更好的利用这门课程！