基于Multisim7交通信号灯的设计与仿真

摘要: 随着计算机技术的飞速发展，计算机仿真软件Multisim7在电子课程设计中得到广泛应用，本文介绍了Multisim7的功能与特点，并结合交通信号灯的设计和仿真为例，进一步说明Multisim7在数字电路课程设计中的应用。

关键词：Multisim7 ；74LS90 ；交通信号灯

Design and Simulation of traffic signal lamp based on Multisim7

WANG Xue¬¬zhong

Wanbo Institute of Science and Technology, Hefei 230031, Anhui ,China

Abstract: with the rapid development of computer technology, computer simulation software Multisim7 in electronics course design is widely used, this paper introduces the function and characteristic of Multisim7, and combining the traffic signal lamp design and simulation as an example, a further indication of Multisim7 in digital circuit course design application

Key words: Multisim7；74LS90 ；traffic signal lamp

1 引言

在传统的数字电路课程设计当中，通常都是在实训实验室里用元器件、导线、面包板进行连接，再用仪器进行测试，由于受到实验设备、材料、经费等条件限制，往往达不到预期的效果。同时电路连线也较多，学生也会因经常连错线而导致元器件的损坏，还有面包板在使用一段时间以后，经常会出现接触不良的现象，需要花费大量的时间精力检查、排除故障。随着计算机技术的飞速发展，计算机仿真软件Multisim7广泛的应用，为数字电路课程设计提供了极大的便利条件，有效地克服了传统课程设计的不足，起到事半功倍的效果。

2 Multisim7功能介绍

Multisim7是加拿大Interactive Image Technologies公司于2003年推出的电子仿真软件，是Multisim2001的升级版，是目前电子仿真软件中比较实用和广泛流行的一款。它具有操作界面方便友好，元件库丰富（提供了从分立元件到集成电路、从模拟电路到数字电路等领域6000多种元件或模型，并可以导入新元件，建立用户元件库），完整的模拟/数字混合仿真，强大的分析功能和虚拟仪器功能，可以与电路板设计软件无缝连接，能直接打印输出实验数据、曲线、原理图和元件清单等。总之，Multisim7如果和其它相关软件配合使用，可以完成从电路原理图输入、电路分析、仿真、自动化部线到制作印刷电路版等全套自动化工序，是一种功能相当强大的仿真软件。

3 交通信号灯设计与仿真

在数字电路课程设计中，交通信号灯是传统的设计项目。下面以交通信号灯的设计与仿真为例，说明Multisim7在课程设计中的应用。

3.1 设计任务

假设有某个十字交叉路口，分别有南北（NB），东西（DX）方向两条道路，交通信号等的控制方式如下：

南北（NB）道路绿灯先亮3秒、然后再黄灯亮1秒，此时东西（DX）道路为红灯亮4秒；而南北（NB）道路为红灯4秒时，东西（DX）道路先绿灯亮3秒，然后黄灯亮1秒；如此循环。

从上述可知：交通灯控制的一个循环的时间为8秒，可以采用一片2-5-10进制异步加法计数器74LS90来完成时间控制，相当于模8的计数器。

假如南北（NB）、东西（DX）道路的红、绿、黄等分别用RNB、GNB、YNB和RDX、GDX、YDX表示，则交通信号灯电路的真值表。

3.2 计数器设计

74LS90为中规模TTL集成计数器，可实现二分频、五分频和十分频等功能，它由一个二进制计数器和一个五进制计数器构成,将输出QA与输入INB相接，就构成8421BCD码计数器。74LS90是由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分，其中FA触发器构成一位二进制计数器；FD、FC、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端R01、R02和置位（置“9”）端R91、R92。其引脚排列图和功能表。

根据芯片的引脚和功能信息设计的电路如图3所示：

3.3 计算交通灯逻辑逻辑表达式并化简

根据交通信号灯控制电路的真值表，通过Multisim7提供的虚拟器件逻辑转换仪就可以获得对应的逻辑表达式。图4所示为获得YNB逻辑表达式的方式。在逻辑转换仪中分别选择A、B、C、D四个输入端，将YNB的真值表输入右侧，执行 ，就可获得逻辑表达式，YNB= 。对照74LS90芯片可获得实际逻辑表达式为：YNB = ，同理可以获得其它灯的逻辑表达式。

GNB= + RNB = RDX=

GDX= + YDX=

3.4 交通信号灯控制电路的实现

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5所示。

3.5 电路仿真

交通信号灯控制电路的控制规律可以通过图5所示的电路中的指示灯观察，为了更直观地观察各灯之间的时间关系，可以将该电路的指示输出接到逻辑分析仪中，即将RNB、GNB、YNB和RDX、GDX、YDX六个端口依次接到逻辑分析仪进行仿真分析，仿真的结果如图6所示，从输出的波形中可以看出与真值表中所描述的关系一致，说明电路设计是正确的。

4 结论

与传统的课程设计相比较，Multisim7仿真软件具有元件库丰富，虚拟仪器齐全，连线快捷，查找问题方便，而且还不怕连错线，不怕烧坏芯片等优点。在交通信号灯设计过程当中，我们要留意在使用逻辑转换器生成各灯的逻辑表达式时，A、B、C、D四个变量依次表示二进制的从高位到低位的变化，这刚好与计数器74LS90上表示的相反。因此，我们应根据实际接线情况对逻辑表达式进行相应的调整，否则会出错。

参考文献

[1]杨志忠. 数字电子技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000.2005-230.

[2]廖先芸. 电子技术实践与训练[M]. 北京：高等教育出版社，2005.150-186,69-72.

[3]杨庆. 基于Multisim8的数字电路课程设计与仿真[J].平顶山工学院院报.2007.78-79.

[4]周政新，何学仪. EDA电子设自动化实践与训练[M]. 北京：中国民航出版社，1998

[5]康华光. 电子技术基础 数字部分（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2000

[5]熊伟，侯传教，梁青等. Multisim7电路设计及仿真应用[M].北京：清华大学出版社，2005

[7]周凯. EWB虚拟电子实验室¬¬――Multisim7&Ultiboard电子电路设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2005.

[8]吴小花，邵忠良.Multisim及其在电子设计中应用[J].机电产品开发与创新.2006.137-146.省略。电话：13866154459，0551-5311281。