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1、漯河食品品职业学学院 毕业设设计（论论文）交通信号号灯控制制系统的的设计及及仿真分分析学生姓名名：扈亚亚伦所学专业业： 机机电一体体化 学 号： 111066025526 指导老师师： 郑 艳20144年3月 188日摘 要随着社会会经济的的发展，城城市交通通问题越越来越引引起人们们的关注注。人、车车、路三三者关系系的协调调，已成成为交通通管理部部门需要要解决的的重要问问题之一一。城市市交通控控制系统统是用于于城市交交通数据据监测、交交通信号号灯控制制与交通通疏导的的计算机机综合管管理系统统，它是是现代城城市交通通监控指指挥系统统中最重重要的组组成部分分。随着着城市机机动车量量的不断断增加，许
2、许多大城城市如北北京、上上海、南南京等出出现了交交通超负负荷运行行的情况况，因此此，自880年代代后期，这这些城市市纷纷修修建城市市高速道道路，在在高速道道路建设设完成的的初期，它它们也曾曾有效地地改善了了交通状状况。然然而，随随着交通通量的快快速增长长和缺乏乏对高速速道路的的系统研研究和控控制，高高速道路路没有充充分发挥挥出预期期的作用用。而城城市高速速道路在在构造上上的特点点，也决决定了城城市高速速道路的的交通状状况必然然受高速速道路与与普通道道路耦合合处交通通状况的的制约。所所以，如如何采用用合适的的控制方方法，最最大限度度利用好好耗费巨巨资修建建的城市市高速道道路，缓缓解主干干道与匝匝
3、道、城城区同周周边地区区的交通通拥堵状状况，越越来越成成为交通通运输管管理和城城市规划划部门亟亟待解决决的主要要问题。为为此，通通过我应应用所学学的知识识设计了了一套交交通灯控控制电路路的方案案。交通通灯的控控制系统统主要由由计时电电路、主主控电路路、信号号灯转换换器、脉脉冲信号号发生器器组成。关键词：控制系系统；计时电电路；主控电电路；信号灯灯转换器器；脉冲信信号发生生器目 录第一章 绪论论11.1交交通信号号灯控制制系统研研究的背背景和意意义11.2交交通信号号灯控制制系统设设计方案案11第二章 状态态控制器器设计42.1状状态分析析442.2 CD440299的引脚脚图及引引脚功能能44
4、2.3状状态控制制器设计计图55第三章 状态态译码器器设计63.1控控制信号号灯的译译码电路路的真值值表663.2电电路分析析663.3三三态门的的功能773.4状状态译码码器设计计图77第四章 定时时系统设设计94.1计计数器的的作用及及工作情情况94.2共共阳极LLED七七段数码码管引脚脚图94.3 74LLS2447译码码器引脚脚图及引引脚功能能1104.4数数码连接接译码电电路1114.5三三态门774LSS2455的引脚脚图及引引脚功能能1224.66触发器器的电路路结构及及功能1124.7定定时系统统设计图图113第五章 秒脉脉冲发生生器设计计1555.1 5555 定时时器介绍绍
5、1155.2 NE5555的的特点1155.3 5555定时器器的引脚脚排列图图及引脚脚功能1665.4 5555定时器器构成的的秒信号号发生器器1665.5秒秒信号发发生器工工作原理理118第六章 仿真真软件介介绍及仿仿真分析析2006.1 仿真软软件介绍绍20 6.2仿真真调试交交通信号号灯状态态控制器器200 6.3仿真真调试交交通信号号灯显示示电路211 6.4仿真真调试交交通信号号灯定时时电路2226.5仿仿真调试试秒脉冲冲发生器器2236.6仿仿真调试试整个系系统225总结26参考文献献27附录28谢辞36第一章 绪论1.1交交通信号号灯控制制系统研研究的背背景和意意义世界上第第一
6、盏名名副其实实的三色色灯(红红、黄、绿绿三种标标志)于于19118年诞诞生。它它是三色色圆形四四面投影影器，被被安装在在纽约市市五号街街的一座座高塔上上，由于于它的诞诞生，使使城市交交通大为为改善。中中国最早早的马路路红绿灯灯，是于于19008年出出现在上上海的英英租。 从最早早的手牵牵皮带到到20世世纪500年代的的电气控控制，从从采用计计算机控控制到现现代化的的电子定定时监控控，交通通信号灯灯在科学学化、自自动化上上不断地地更新、发发展和完完善11。随着社会会的发展展和进步步，路上上的车辆辆越来越越多，而而道路建建设往往往跟不上上城市发发展的速速度，因因此城市市交通问问题日益益突出，经经常
7、在十十字路口口等交通通繁忙的的地方发发生堵塞塞情况，出出现交通通混乱。为了解决车和路的矛盾，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。我国汽车工业正处在起步阶段，限制车辆的增加不是解决问题的好方法。而采取增加供给，即大量修路，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，有限的源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其他方法来满足日益增长的交通需求。交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。交通控制制研究的的发展，旨旨在解决决人类交交通因需需求的增增多而日日益繁重重带来的的问题，局局限于道道路建设
8、设的暂时时不足和和交通工工具的快快速增长长，就要要使更多多的车辆辆安全高高效的利利用有限限的道路路资源，避避免因无无序和抢抢行等无无控制原原因造成成的不必必要阻塞塞甚至瘫瘫痪，另另外，针针对整个个交通线线路车辆辆的多少少适时调调整和转转移多条条线路的的分流也也十分必必要。交交通网络络是城市市的动脉脉，象征征着一个个城市的的工业文文明水平平。交通通关系着着人们对对于财产产，安全全和时间间的利益益。具有有优良科科学的交交通控制制技术对对资源物物流和人人们的出出行都是是十分有有价值的的，保证证交通线线路的畅畅通安全全，才能能保证出出行舒畅畅，物流流准时到到位甚至至是生命命道路的的延伸。研究城市交通信
9、号控制系统具有相当的学术价值和实用价值，解决了城市交通拥挤问题，提高了城市交通的效率，适应未来的城市交通的发展，从长远来看该研究具有巨大的现实意义。1.2交交通信号号灯控制制系统设设计方案案十字路口口的红绿绿灯指挥挥着行人人和各种种车辆的的安全通通行。每每边都设设置了红红、绿、黄黄色信号号灯。因因为主干干道上的的车辆多多，所以以主干道道放行的的时间要要长。在在绿灯变变红灯时时先要求求黄灯亮亮几秒钟钟，以便便让停车车线以外外的车辆辆停止运运行22。故故本设计计如下：1主、支支干道交交替通行行，设主主干道通通行时间间为300s，干干道通行行时间为为20ss。2绿灯亮亮表示可可通行，红红灯亮表表示禁
10、止止通行。3每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5s（此时另一干道上的红灯不变）。4十字路路口要有有数字显显示，作作为等候候时间提提示。主主、支干干道通行行时间及及黄灯亮亮的时间间均以秒秒为单位位作减计计数。5在黄灯灯亮时，原原红灯按按1Hzz的频率率闪烁。6主、支支干道通通行时间间及黄灯灯亮的时时间均可可在099ss内任意意设定。故系统工工作流程程图如图图1-11所示：图1-11 系系统工作作流程图图要实现上上述交通通信号灯灯的自动动控制，则则要求控控制电路路由控制制器、译译码器、秒秒脉冲发发生器、计计数器信信号灯译译码驱动动电路3和和数字显显示译码码驱动电路等等几部分分组成，整整个电路路的原理理框图
11、如如图1-2所示示：图1-22 交交通灯控控制系统统的原理理框图1）状态态控制器器：主要要用于记记录十字字路口交交通灯的的工作状状态，以以实现对对主、支支干道车车辆运行行状态的的控制。2）状态译码器：按照状态控制器所处的状态，通过状态译码器分别驱动点亮相应的信号灯，指挥主、支干道的行人和车辆。3）秒脉脉冲发生生器：产产生整个个定时系系统的时时基脉冲冲，确保保整个电电路同步步工作和和实现定定时控制制。4）减法法计数器器：通过过减法计计数器对对秒脉冲冲作减计计数，完完成计时时任务，达达到控制制每一种种工作状状态持续续时间的的目的。减减法计数数器的回回零脉冲冲使状态态控制器器完成状状态转换换，同时时
12、状态译译码器根根据系统统下一个个工作状状态，决决定计数数器下一一次减法法计数的的初始值值。第二章 状态控控制器设设计2.1状状态分析析首先分析析十字路路口交通通信号灯灯工作的的实际各各种可能能状态。因因主干道道和支干干道各有有 3种种灯(红红、绿、黄黄)，它它们在正正常工作作时，亮亮灯的组组合只有有4种可可能。11）设开开始时主主干道通通行，支支干道不不通行，这这种情况况下主绿绿灯和支支红灯亮亮，持续续时间为为30ss。2）300s后，主主干道停停车，支支干道仍仍不通行行，这种种情况下下主黄灯灯亮，支支红灯闪闪烁，持持续时间间为5ss。3）5ss后，主主干道不不通行，支支干道通通行，这这种情况
13、况下主红红灯和支支绿灯亮亮，持续续时间为为20ss。4）200s后，主主干道仍仍不通行行，支干干道停车车，这种种情况下下主红灯灯闪烁，支支黄灯亮亮，持续续时间为为5s。55s后又又回到第第一种情情况，如如此循环环反复。因此，主主控制电电路有44种状态态，设这这4种状状态依次次用S00(主绿绿灯亮，支支红灯亮亮)、 S1(主黄黄灯亮，支支红灯闪闪烁)、SS2 (主主红灯亮亮，支绿绿灯亮)、S33（主红红灯闪烁烁，支黄黄灯壳)表示4，其其状态编编码及状状态转换换图如图图2-11所示：图2-11 信信号灯工工作顺序序流程图图4组编码码对应44种状态态，显然然这是一一个 22位二进进制计数数器的输输出
14、状态态，故可可采用多多种中规规模集成成计数器器来实现现。本设设计采用用CD440299连接成成二进制制加法计计数器构构成状态态控制器器。2.2 CD440299的引脚脚图及引引脚功能能CD40029 为 44位可预预置二进进制/十十进制可可逆计数数器。它它的引脚脚图如图图2-22所示。该该计数器器可进行行二进制制加/减减计数或或BCDD十进制制加/减减计数操操作，两两种计数数方式均均有超前前进位功功能；BB/D端端为高电电平时，进进行二进进制计数数；B/D端为为低电平平时，进进行十进进制计数数。U/ D为为高电平平时，为为加计数数器；反反之，为为减计数数器。PPE为置置数控制制端，为为计数控控
15、制器。因因此CDD40229 的的计数选选择有44 种，分分别由UU/D(上数/下数)及B/D(二二进制/十进制制)两脚脚来控制制。图2-22 CCD40029的的引脚图图1.U/D=11，B/D=11；则为为上数二二进计数数，其计计数值由由00000 到到11111，总总共有116 种种状态，也也就是十十进制的的0 到到15。2.U/D=11，B/D=00；则为为上数十十进计数数，其计计数值由由00000 到到10001 为为止，只只有100 种状状态，换换句话说说就是BBCD 计数的的0 到到9，详详如时序序图所示示。3.U/D=00，B/D=11；则为为下数二二进计数数，其计计数值分分别
16、依111111、11110 往下计计至00000，再再回到111111；总共共有166 种状状态，也也就是十十进制的的15 到0。4.U/D=00，B/D=00；则为为下数十十进计数数，其计计数值由由10001、110000 往下下计数至至00000，再再回到110011，即由由9 下下数至00，再回回到9。2.3状状态控制制器设计计图本设计中中需要用用二进制制加法计计数器来来表示SS0、S1、S2、S3这四种种状态，故故把B/D和UU/ DD接高电电平。在在40229的引引脚Q00、Q1上分别别加了一一个非门门来表示示对它们们取反，从从而得到到S0 、SS1、S2、S3这四种种状态，电路如如
17、图2-3所示示： 图2-33 状状态控制制器设计计图第三章 状态译译码器设设计3.1控控制信号号灯的译译码电路路的真值值表主、支干干道上红红、黄、绿绿信号灯灯的状态态主要取取决于状状态控制制器的输输出状态态。它们们之间的的关系见见表3-1。其其中主干干道的信信号灯分分别用大大写字母母R、YY、G代代表红灯灯、黄灯灯和绿灯灯，支干干道的信信号灯分分别用小小写字母母 r、yy、g代代表红灯灯、黄灯灯和绿灯灯。对于于信号灯灯的状态态，1 表示灯灯亮，00 表示示灯灭5。这这样，就就将交通通信号灯灯信号的的工作状状态以真真值表的的形式表表达出来来。表3-11 交交通信号号灯信号号状态真真值表根据真值值
18、表，可可求出各各信号灯灯的逻辑辑函数表表达式为为：R=Q22+ QQ2Q1=Q2=2 (33-1)Y=QQ1= (3-2) G= (3-3) r=+Q1 =2 (3-44) y= Q2Q1= (3-5) g= Q2= (3-6)3.2电电路分析析根据以上上表达式式可采用用逻辑门门电路构构成：门门电路是是数字逻逻辑电路路的基本本组成单单元，门门电路按按逻辑功功能可分分为：与与门、或或门、非非门以及及与非门门、或非非门、异异或门、同同或门、与与或非门门。若按按电路结结构组成成的不同同，可分分为立元元件门电电路、CCMOSS集成门门电路、TTTL集集成门电电路等。各各种集成成门电路路通常都都封装在在
19、集成芯芯片内。此此次设计计采用的的集成电电路有774LSS00、774LSS1255。每个个集成电电路都有有自己的的代号，与与代号对对应的名名称形象象地说明明了集成成电路的的用途。774LSS00是是二输入入端四与与非门，它它说明这这个集成成电路中中包含四四个二输输入端的的与非门门。由交通信信号灯控控制系统统设计的的技术指指标知道道，当黄黄灯亮时时，红灯灯按 11Hz的的频率闪闪烁。从从表3-1中可可以看出出，黄灯灯亮时，QQ1必为高高电平；而红灯灯点亮信信号与QQ1信号无无关。可可利用QQ1信号去去控制一一个三态态门电路路74LLS1225 (或模拟拟开关)来控制制。3.3三三态门的的功能三
20、态门简简称TSSL门(以TTTL三态态门为例例)，它它是在普普通门的的基础上上加上使使能控制制电路和和控制信信号构成成的。所所谓三态态门，是是指其输输出有33种状态态，即高高电平、低低电平和和高阻态态 (开开路状态态)66。在在高阻态态时，其其输出与与外接电电路呈断断开状态态。图33-1、33-2是是三态与与非门的的逻辑图图。图3-11 高高电平有有效 图图3-22 低低电平有有效图3-11所示的的三态门门是控制制端为高高电平时时有效。当当 ENN=1时时，与普普通与非非门的逻逻辑功能能相同：当 EEN=00时，不不论A、BB 的状状态如何何，输出出均为高高PEII态 (与外电电路隔断断)。图
21、3-22所示的的三态门门是控制制端为低低电平时时有效。当当=0时时，与普普通与非非门的逻逻辑功能能相同；当=11时，不不论A、BB的状态态如何，输输出为高高阻态。因此，当当Q1为高电电平时(Q1为低电电平，控控制三态态门的EEN，将将秒脉冲冲信号引引到驱动动红灯的的与非门门的输入入端，使使红灯在在黄灯亮亮期间闪闪烁；反反之将其其隔离，使使红灯信信号不受受黄灯信信号的影影响。3.4状状态译码码器设计计图输出端选选择发光光二极管管来模拟拟交通灯灯，由于于门电路路带灌电电流的能能力一般般比带拉拉电流的的能力强强，要求求门电路路输出低低电平时时，点亮亮相应的的发光二二极管，故故交通信信号灯状状态译码码
22、电路组组成如图图3-33所示：图3-33 交交通信号号灯状态态译码电电路第四章 定时系系统设计计根据设计计要求，交交通灯控控制系统统要有一一个能自自动置入入不同定定时时间间的定时时器，以以完成 30ss、200s、55s 的的定时任任务。该该定时器器由两片片CD440299构成的的2位十十进制可可预置减减法计数数器构成成，时间间显示状状态由两两片744LS447和两两只共阳阳极LEED七段段数码管管对减法法计数器器进行译译码显示示，预置置到减法法计数器器的时间间常数通通过3片片8路双双向三态态门744LS2245来来设定。33片744LS2245的的输入数数据分别别接入330、220、55 这
23、33个不同同的数字字，任一一输入数数据到减减法计数数器的置置入，由由状态译译码器的的输出信信号控制制不同774LSS2455的选通通信号来来实现。4.1计计数器的的作用及及工作情情况计数器的的作用：一是根根据主干干道和支支干道车车辆运行行时间以以及黄灯灯切换时时间的要要求，进进行300s、220s、55s 33种方式式的计数数；二是是向主控控制器发发出状态态转换信信号，主主控制器器根据状状态转换换信号进进行状态态转换。计数器除除需要秒秒脉冲作作时钟信信号外，还还应受主主控制器器的状态态控制。计计数器的的工作情情况为：计数器器在主控控制器进进入状态态S0时开始始30ss计数；30ss后产生生归零
24、脉脉冲，并并向主控控制器发发出状态态转换信信号，使使计数器器归零，主主控制器器进入状状态S11，计数数器开始始5s计计数；55s后又又产生归归零脉冲冲，并向向主控制制器发出出状态转转换信号号，使计计数器归归零，主主控制器器进入状状态S22，计数数器开始始20ss计数；20ss后也产产生归零零脉冲，并并向主控控制器发发出状态态转换信信号，使使计数器器归零，主主控制器器进入状状态S33，计数数器又开开始5ss计数；5s后后同样产产生归零零脉冲，并并向主控控制器发发出状态态转换信信号，使使计数器器归零，主主控制器器回到状状态S00，开始始新一轮轮循环。本本设计由由两片CCD40029构构成的22位十
25、进进制可预预置减法法计数器器来进行行倒计时时，由于于CD440299功能前前面已经经写出，此此处不再再缀余。4.2共共阳极LLED七七段数码码管引脚脚图数码管分分为共阳阳极结构构和共阴阴极结构构。若显显示器共共阳极连连接，则则对应阳阳极接高高电平的的字段发发光；而而显示器器共阴极极连接，则则接低电电平的字字段发光光。共阳极极数码管管引脚如如图4-1所示示，内部部结构如如图4-2所示示：图4-11 共共阳极数数码管引引脚图图4-22 共共阳极数数码管内内部结构构4.3 74LLS477译码器器引脚图图及引脚脚功能中规模集集成电路路74LLS477是一种种常用的的7段显显示译码码器，774LSS4
26、7是是输出低低电平有有效的七七段字形形译码器器，它在在这里与与数码管管配合使使用，即即输出为为0时，对对应字段段点亮；输出为为1时，对对应字段段熄灭，所所以驱动动的是共共阳极的的 7段段显示器器。该译译码器能能够驱动动7段显显示器显显示015共共16个个数字的的字形。输输入端AA1、A2、A3和A4接收44位二进进制码，输输出端QQa、QQb、QQc、QQd、QQe、QQf和QQg分别别驱动77段显示示器的77段。译译码显示示原理图图如图44-3所所示：图4-33 译译码显示示原理图图74LSS47主主要引脚脚功能如如下：(1)：试灯输输入，是是为了检检查数码码管各段段是否能能正常发发光而设设
27、置的。当当=0时时，无论论输入AA1，A2 ，A3 ，A4为何种种状态，译译码器输输出均为为低电平平，即a、b、c、d、e、f、g均输出出为零,，发光光数码管管各发光光段全亮亮，显示示8字用用以检查查数码管管各发光光段是否否良好。当当,=11时,译译码器按按输入BBCD码码正常译译码显示示。 (22)：灭灭灯输入入，是为为控制多多位数码码显示的的灭灯所所设置的的。=00时。不不论和输输入A11，A2 ，A3 ，A4为何种种状态，译译码器输输出均为为高电平平，即a、b、c、d、e、f、g均输出出为1，使共阳极7段数码管熄灭。只有=1时,译码器才根据A、B、C、D输入状态而译码输出。(3)：灭零输
28、入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当=0时,若输入DCBA=0000,则输出不显示0,若输入为其它带码,则照常显示。(4)：灭零输出，它和共用一个引脚，它既是灭灯输入端用来接收信号,又是灭零输出端输出信号,为相邻位提供灭零输入信号，用它可以实现多位数码显示的灭零控制。(5) 常用的的七段显显示器还还加了小小数点DDP。4.4数数码连接接译码电电路74LSS2477是一种种BCDD码输入入端,其其中D是是高电位位，a、b、c、d、e、f、g是输出出端,输输出低电电平有效效,和共共阳极半半导体发发光数码码管各发发光段的的阴极引引出线相相互连接接，744LS447译码码器原理理译码为为编码的的
29、逆过程程。它将将编码时时赋予代代码的含含义“翻翻译”过过来。实实现译码码的逻辑辑电路成成为译码码器。译译码器输输出与输输入代码码有唯一一的对应应关系。图4-4是74LS247和数码管的管脚排列图。图4-44 七七段数码码显示器器译码电电路表4-11列出了了七段显显示译码码电路真真值表，表示出了它与数码管之间的关系。表4-11 七七段显示示译码电电路真值值表4.5三三态门774LSS2455的引脚脚图及引引脚功能能74LLS2445是我我们常用用的芯片片，用来来驱动发发光二极极管或者者其他的的设备，尾尾带三态输出出的8位位双向数数据缓冲冲器，专专用于数数据双向向传输。774LSS2455芯片引引
30、脚如图图4-55所示。其其中芯片片引脚为为芯片使使能端(有的标标为)，为低低电平时时，缓冲冲器才能能工作。DDIR为为传输方方向控制制端，当当DIRR=0时时，信号号由B向向A传输输，当DDIR=1时，信信号由AA向B传传输；为为高电平平时，AA、B均均为高阻阻态。图4-55 774LSS2455的引脚脚图4.6触触发器的的电路结结构及功功能根据逻辑辑功能的的不同分分为：RRS触发发器、JJK触发发器、TT触发器器、D触发器器。本设设计用到到的是RRS触发发器，图图4-66和4-7分别别是RSS触发器器的电路路结构和和图形符符号。图4-66 电电路结构构 图4-7 图形符符号SR锁存存器的特特
31、性表如如表4-2所示示：表4-22 SSR锁存存器特性性表SR锁存存器在电电路中的的作用是是保证数数码管显显示数字字的时间间间隔为为1s。4.7定定时系统统设计图图当状态控控制器在在S1 (QQ2Ql =001)或或在S33(Q2Ql=111)时. 要求求减法计计数器按按初值55开始计计数，故故采用SS1、S3为逻辑辑变量而而形成的的控制信信号Q11去控制制输入数数据接数数字5的的74LLS2445的选选通端7。由由于744LS2245选选通信号号要求低低电平有有效，故故Q1经过一一个非门门输出后后接相应应74LLS2445的选选通控制制端。所所设计的的定时系系统如图图4-88所示：图4-88
32、 定定时系统统设计图图第五章 秒脉冲冲发生器器设计产生秒信信号的电电路有多多种形式式，本设设计是利利用5555定时时器组成成的秒信信号发生生器。5.1 5555 定时时器介绍绍555 定时器器是一种种模拟和和数字电电路混合合的中规规模集成成电路。它它结构简简单、性性能可靠靠、使用用灵活，只要外部配上适当阻容元件，就构成脉冲产生和整形电路。在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。 在市面上上可以看看到NEE5555,CAA5555,HAA5555,FXX5555,SNN525555/SN7725555、MMCI5555、TTA5555、55G15555等等，但
33、是是尽管不不同厂家家生产的的产品在在结构和和参数方方面可能能有差别别，但在在产品中中都保留留了5555数字字，即片片内的两两个电压压比较器器的基准准电压由由三个严严格相等等的5kk欧电阻阻分压提提供，因因此，称称为5555集成成电路。在在应用中中都是一一样的效效果。5555是是一种时时基电路路，能在在4.55188V电源源电压下下工作，输输出电瓶瓶可与TTTL、CCMOSS、HTTL逻辑辑电路兼兼容，定定时或震震荡精度度仅与外外接元件件特性有有关，具具有2000mAA的吸入入或供出出电流，可可直接推推动扬声声器，电电感等低低阻抗负负载。还还可以在在仪器仪仪表、自自动化装装置和各各种电器器中作定
34、定时和时时间延迟迟等控制制。在电电路中可可做单稳稳态、多多谐振荡荡器、脉脉冲发生生器、脉脉冲检测测器。脉脉冲宽度度和位置置的调至至电路以以及报警警器，应应用极其其广泛。5.2 NE5555的的特点本设计用用NE5555来来设计秒秒脉冲发发生器。NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同。下面是NE555的特点：1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，
35、也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。5.静态态电流最大值值VCCC = 5 V, RL = =6mAA VVCC =15 V, RL = =155mA。5.3 5555定时器器的引脚脚排列图图及引脚脚功能图5-11 5555的的内部电电路图图5-22 5555定定时器引引脚排列列图555定定时器各各引脚的的功能如如下：1端GNND为接接地线；2端TRR为低电电平触发发端，也也称为触触发输入入端。当当2端的的输入高高电压高高于VCCC/33时，CC2输出为为
36、1；当当输入电电压低于于VCCC/3时时，C22的输出出为0，使使基本触触发器置置1；33端OUUT为输输出端；4端RTT是复位位端，当当=0时时，基本本触发器器直接置置0，使使Q=00，=11；5端为电电压控制制端，如如果C00 端另另加控制制电压，则则可以改改变C11，C2的参考考电压。工工作中不不使用CC0 端时时，一般般都通过过一个00.011uF的的电容接接地，以以防旁路路干扰；6端THH 为高高电平触触发端，当当输入电电压低于于2VCCC/33时，CC1的输出出为1；当输入入电压高高于2VVCC/33时，CC1的输出出为0，使使基本触触发器置置0，即即Q0=0， =1，这这时定时时
37、器输出出U0=0；7端D为为放电端端，当基基本触发发器的=1时，放放电晶体体管T导导通，外外接电容容元件通通过T放放电；8端VCCC为电电源端，可可在4.3-11.6VV范围内内使用，若若为CMMOS电电路，则则VCCC=3-18VV。表5-11为5555的功功能表，它它全面表表示了5555的的基本功功能。表5-11 5555功功能表5.4 5555定时器器构成的的秒信号号发生器器采用5555设计计的秒信信号发生生器及其其工作波波形，其其振荡频频率与实实际的数数字钟频频率略有有出入，但但可以通通过校时时装置校校时。它它没有稳稳定状态态，同时时毋须外外加发脉脉冲，就就能输出出一定频频率的矩矩形脉
38、冲冲8（自激激振荡）。用用5555设计秒秒信号发发生器需需要外接接电阻RR1，R2和电容容C，并并外接+3V的的直流电电源。只只需在+VCCC端接上上+3VV的电源源，就能能在3脚脚产生周周期性的的方波。秒秒脉冲电电路如图图5-33，波形形图如图图5-44。图5-33 秒秒脉冲电电路图图5-44 波波形图5.5秒秒信号发发生器工工作原理理接通电后后，它经经过电阻阻R1和R2对电容容C充电，当当UC上升略略高于22/3VVCC时，比较器器C1的输出出为“0”，将触触发器置置“0”，U0为“0”。这时时，1，放电电管T导通，电电容C通过RR2和T放电，UUc下降。当当Uc下降略略低于11/3VVC
39、C时，比比较器CC2的输出出为“0”，将触触发器置置“1”， UU0又由“0”变为“1”。由于于0，放电电管T截止，VVCC又经经过R11和R2对电容容C充电。如如此重复复上述过过程，UU0为连续续的矩形形波。第一个暂暂稳状态态的脉冲冲宽度ttp1，即即Uc从1/33VCCC充电上上升到22/3VVCC所需需的时间间：tp1（R1R2）Clnn20.77（R1R2） （55-1） 第二个个暂稳状状态的脉脉冲宽度度tp22，即Uc从2/33VCCC放电下下降到11/3VVCC所需需的时间间： ttp2R2Clnn2=00.7RR2C (5-22)振荡周期期 T= ttp1+ tp220.77(R
40、12 R2)C (55-3)振荡频率率 f=(5-4)占空比 qq= (55-5)由式可得得,占空空比大于于总是%500。若设设占空比比=%550，又又知交通通信号灯灯的振荡荡周期是是1s，可可得到本本次所需需要的元元器件阻阻值：R1339KR2551KC100uFC0110nFF第六章 仿真真软件介介绍及仿仿真分析析6.1 仿真软软件介绍绍Multtisiim是加加拿大图图像交互互技术公公司（IInteeracctivve IImagge TTechhnolligiics简简称IIIT公司司)推出出的以WWinddowss为基础础的仿真真工具，适适用于初初级的模模拟/数数字电路路板的设设计工
41、作作。它包包含了电电路原理理图的图图形输入入、电路路硬件描描述语言言输入方方式，具具有丰富富的仿真真分析能能力。工程师师们可以以使用MMulttisiim交互互式地搭搭建电路路原理图图，并对对电路行行为进行行仿真。MMulttisiim提炼炼了SPPICEE仿真的的复杂内内容，这这样工程程师无需需懂得深深入的SSPICCE技术术就可以以很快地地进行捕捕获、仿仿真和分分析新的的设计，这这也使其其更适合合电子学学教育。通通过Muultiisimm和虚拟拟仪器技技术，PPCB设设计工程程师和电电子学教教育工作作者可以以完成从从理论到到原理图图捕获与与仿真再再到原型型设计和和测试这这样一个个完整的的综
42、合设设计流程程。Multtisiim软件件结合了了直观的的捕捉和和功能强强大的仿仿真，能能够快速速、轻松松、高效效地对电电路进行行设计和和验证。凭凭借Muultiisimm，可以以立即创创建具有有完整组组件库的的电路图图，并利利用工业业标准SSPICCE模拟拟器模仿仿电路行行为99。借借助专业业的高级级SPIICE分分析和虚虚拟仪器器，能在在设计流流程中提提早对电电路设计计进行的的迅速验验证，从从而缩短短建模循循环。MMulttisiim帮助助工程师师优化电电路设计计，减少少错误和和原型重重复。MMulttisiim可以以与新的的NI Ulttibooardd11软软件结合合，为工工程师提提供高性性价比、端端对端原原型平台台。Multtisiim是一一个用于于电路设设计和仿仿真的EEDA工工具软件件，由于于其强大大的功能能，形象象生动的的仿真效效果，友友好的界界面，丰丰富的元元件库和和仪表库库，在我我国各级级各类学学校得到到广泛的的推广应应用，尤尤其是电电类专业业可以将将其作为为电子电电路的教教学示教教、仿真真实验、电电子电路路的设计计等。MMulttisiim软件件以图形形化的方方式消除除了传统统电路仿仿真的复复杂性，帮帮助教育育工作者者、学生生和工程程师使用用先进电电路分析析技术。由由于Muult