multisim 仿真汽车尾灯控制电路.doc

科研实习课程论文

学院： 理学院
专业： 应用物理2010-01
学号： 201001090120
姓名： 孙中剑
指导老师： 周明东

2013/7/4

基于Multisim11.0的汽车尾灯控制电路设计与仿真

摘
要: Multisim10是一款优秀的电子电路辅助分析与设计软件。运用Multisim10软件设计了汽车尾灯控制电路, 整个系统由开关控制电路、振荡电路、三进制计数器、译码器和显示驱动电路五个部分组成。电路结构简单、布线清晰、易于实现。计算机仿真结果表明该电路实现了汽车尾灯控制。基于Multisim10的电路设计与仿真方法与传统的设计方法相比, 具有省时、低成本、高效率的优越性。
关键词: Multisim10; 汽车尾灯; 电路设计; 仿真
Design and Simulation on Control Circuit of Automobile Taillights Based on Multisim11.0
SUN Zhongjian
Abstract: Multisim11.0 is an excellent software for aided analysis and design of electronic circuit A control circuit of automobile taillights was designed based on Multisim11.0 simulation software. This circuit system was composed of five parts: switch control circuit, oscillator circuit, ternary counter, decoder and display driving circuit .The designed simple circuit structure, clear wiring and was easy to implement. The computer simulation result showed that the design implemented control of automobile taillights. Compared with the traditional design method, this design and simulation based on Multisim11.0 had many advantages, such as time
saving, low in cost and efficient.
Key Words: Multisim11.0; automobile taillights; circuit design; simulation
1 引言
Multisim11.0是美国国家仪器( National Instruments, NI)公司并购加拿大图像交互技术( Interactive Image Technologies, IIT)公司后, 于2007年推出的基于Windows系统的电子电路仿真软件Multisim的最新版本。作为一款优秀的电子设计自动化( Electronic Design Automation, EDA)软件, Multisim系列软件秉承了其前身虚拟电子工作台( Electronic Work bench, EWB)软件易学易用、形象直观等优点, 扩充了元件库, 支持VHDL和VerilogHDL语言及单片机应用电路仿真与设计, 增强了软件的仿真测试和分析功能, 广泛应用于电子电路的教学与设计中。在电子设计中可以利用此软件实现计算机仿真设计与虚拟实验, 验证设计电路是否达到设计要求。设计与仿真实验可以同步进行, 边设计边实验, 修改调试方便, 实验中不消耗实际上的元器件。根据仿真实验的结果再进行实际电路的制作, 节约了成本, 缩短了产品开发周期, 是现代电子设计的有效方法。
2 设计的要求与实现
2.1设计的要求
假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟）
1、汽车正常运行时指示灯全灭；
2、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；
3、右转弯时右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；
4、临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。
2.2
任务分析
根据任务要求, 左转、右转及刹车3个开关分别用变量J1、J2、J3表示, 变量取值为0、1, 分别表示开关断开和闭合。3个左转灯用变量L1、L2、L3表示, 3个右转灯用变量R1、R2、R3表示, 变量取值为0、1, 分别表示灯熄灭和点亮。在汽车左、右转行驶时, 由于3个指示灯被循环点亮, 所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器顺序输出低电平, 按要求顺序点亮指示灯。汽车尾灯控制电路的功能如附表所示(表中x表示0、1状态任意取值)。

开关状态 计数器状态 汽车尾灯状态
J1
J2
J3
Q1
Q2
L3
L2
L1
R1
R2
R3
0
0
0
x
x
0
0
0
0
0
0
1
1
0
x
X
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
x
X
1
X
x
1
1
1
1
1
1
根据上述任务分析与功能表, 确定设计方案, 整个控制电路由开关控制电路等6个模块组成。
3.电路结构与原理图
3.1开关控制电路
　 开关两端一端接高电平，一端接地（低电平）。74LS86D与74LS138的输入控制端连接，当开关同时闭合或断开的时候，输入相同，74LS86输出为“0”，则74LS138不译码。若两开关同时断开，则74LS04D的输出为“1”；而74LS10D接有CP脉冲，所以此时74LS00D的输出完全决定于CP脉冲；当两开关同时闭合，74LS00D输出为“1”； B开关打开；B开关闭合，A开关打开时的分析也按照上面的方法来分析实现。
3.2三进制计数器电路
　　三进制计数电路由2个主从JK触发器构成。第一个主从JK触发器的输出Q1端直接接入74LS138译码器的输入端，第二个主从JK触发器的输出Q2端输入也直接接入74LS138的输入端，同时，第二个主从JK触发器的另一端输出直接作为第一个主从JK触发器的J端输入，注意，Q2应比Q1的权高。并且，两个主从JK触发器的K端输入都是接的高电平，这样就能使变化后的脉冲的周期为3，从而实现了三进制计数。
3.3译码电路
74LS138译码器是一种经常使用的3线8线译码器，4、5端接地，6端接控制电路提供的控制信号，1、2、3分别第一个和第二个主从JK触发器的输出信号Q1、Q2、和控制电路的控制信号。由于只要求有6个指示灯，所以在74LS138的输出端只接了6个端口（左转弯：Y0 Y1 Y2；右转弯 ：Y4 Y5 Y6）用以控制信号灯。
3.4驱动电路：
使用发光二极管来显示运行结果。发光二极管正端接5V电源，当非门的右边输入的是高电平，则经过非门以后变成低电平，则发光二极管亮；当非门的右边输入的为低电平，则经过非门以后变成高电平，则发光二极管熄灭。
3.5总电路图

4计算、仿真的过程和结果
在各个情况下电路运行结果
当A开关闭合，B开关打开（即逻辑10）时的运行结果如图
当A开关打开，B开关闭合（即逻辑01）时的运行结果如图：
A、B开关同时闭合（即逻辑11）时的运行结果如图：
A、B开关同时打开（即逻辑00）时运行结果如下

○
图6 A开关闭合，B开关打开运行结果图 图7 A开关打开，B开关闭合运行结果图

　　图8 A、B开关同时闭合运行结果图 图9 A、B开关同时打开运行结果图
5.设计和使用说明
　　这次设计是基于计算机Multisim仿真软件进行仿真的，通过开关A、B实现状态的转换，A、B同时闭合相当于汽车刹车，六个指示灯都同时闪烁；A、B同时断开相当于汽车正常运行，所有指示灯都熄灭；A闭合、B断开相当于汽车左转弯，左边三个指示灯按左循环闪烁；A断开、B闭合相当于汽车右转弯，右边三个指示灯按右循环闪烁。“XFGI”频率取60HZ比较合适。所 以该设计基本具备了常用汽车尾灯控制的基本功能，实现了转弯，刹车指示的功能，具有一定的使用价值。
6结束语
　　在本设计当中，比较困难的板块就是设计三进制计数器电路，还有控制电路以及它与译码器之间的连接问题是比较繁琐的，我认为在开关A端与译码器端口C连接，并且输出舍去Y3是很巧妙的。还有在译码器与驱动电路的连接中有一个小小的细节，就是按要求左边的指示灯应按左循环的方式闪烁，即是由D2到D0依次闪烁，于是译码器输出端口Y0、Y1、Y2应依次接指示灯D2、D1、D0。应用Multisim11.0进行电子电路设计和仿真, 可利用大量丰富的元器件库和实用的虚拟仪器, 可改变电路元器件参数来调整电路, 使之更好地接近设计要求, 且操作简单、搭建电路方便快捷、修改电路方便。对于较复杂的电路设计, 采用层次电路设计方法, 既便于对电路的理解, 也便于团队协作, 共同完成设计任务。在电路设计仿真完成之后再构建实际电路, 从而降低了成本, 大大提高了电路设计的效率。
参考文献;
[1]朱彩莲 .Multlslm 电子电路仿真教程.西安电子科技大学出版社,2007
[2] 胡继专 基于Mul t i si m9.0 汽车尾灯控制系统的设计 2007 09
[3] 赵家松 严伟榆 张海涛 基于Multisim10的汽车尾灯控制电路设计与仿真
[4]王连英. 基于Multisim10的电子仿真实验与设计[M]. 北京: 北京邮电大学出版社, 2009: 1-2.
[5]从宏涛, 李绍铭. 电子设计自动化: Mutisim在电子电路与单片机中的应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 2008: 4
[6]张亚君, 陈龙, 牛小燕. Multisim在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用[ J]. 实验技术与管理, 2008, 25(8): 108-110, 114.

5