基于Multisim的汽车尾灯控制电路仿真与设计.doc

基于Multisim的汽车尾灯控制电路仿真与设计
摘要:Multisim是一款优秀的电子电路辅助分析与设计软件,运用Multisim软件设计汽车尾灯控制电路,整个系统由开关控制电路、振荡电路、三进制电路、译码器电路和驱动显示器电路组成,电路结构简单、布线清晰、易于实现。本论文设计主要运用数电模电知识,借助Multisim软件设计汽车尾灯电路,介绍了一种通过TTL系列产品设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法,主要阐述了如何通过555系列来制作脉冲生产器,如何利用J-K触发器产生三进制的计数器和使用译码器的一系列方法。通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现汽车行驶中的几种情况:正常行驶、左拐弯、右拐弯、临时刹车。
关键词:汽车尾灯,脉冲,计数器,译码器,Multisim
1引言
随着EDA技术的不断发展,各种EDA软件得到广泛的应用,本论文利用Multisim工作平台,设计汽车尾灯控制系统,并对系统进行了仿真及验证。Multisim是一种功能强大的电子电路仿真软件,该软件提供了庞大的元件数据库和种类齐全的虚拟测试仪器表,可以方便的进行原理电路设计和电路功能测试。基于Multisim的汽车尾灯电路仿真设计,使用Multisim软件来设计汽车尾灯电子电路,完成电路的设计、电路分析、仿真分析、仿真器件测试等。
2设计介绍

Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

设计一个尾灯控制器,实现对汽车尾灯状态的控制,熟悉和掌握电子技术应用所需要的完整流程,即电路原理图设计,电路性能仿真与测试。
汽车尾灯的控制电路由四个按键组成,分别对应左转,右转,刹车和正常行驶。汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯(使用发光二极管模拟),汽车正常行驶时指示灯全灭;右转弯时,右侧三个指示灯按右循环顺序点亮;左转弯时左侧三个指示灯按左循环顺序点亮;临时刹车时所有的尾灯同时亮;检查时所有指示灯同时闪烁。
3设计思路

方案一:通过74LS160或74161计数器构成能产生00、10、01三种状态的循环信号。
方案二:通过JK触发器74LS163来产生00、01、10的三种状态信号。
方案三:通过D触发器产生00、01、10的三种状态信号。
第一种方案很简单,但是该方案在模拟时发现,由于计数器存在竞争冒险,使得尾灯在闪烁时总会出现不自然的中间过程,所以不推荐使用。第二种方案效果是最好的,电路结构简单,成本低,所以选用此方案。第三种方案,由于电路结构之上一种方案有点复杂,而且需要的芯片比较多,成本高,因此也不采用。
(1)汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路,三进制计数器,译码器,显示驱动电路组成。由于汽车左转或右转时,3个指示灯循环点亮,所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平,从而控制尾灯按要求点亮。
设置两个可控开关,产生00、01、10、11四种状态:开关置为00状态时,汽车处于正常行驶状态;开关置为01状态时,汽车处于右转弯状态;开关置为10状态时,汽车处于左转弯状态;开关置为11状态时,汽车处于刹车状态。
根据不同的状态,绘制汽车尾灯和汽车运行状态表1如下。
表1 汽车尾灯运行状态表
开关控制
汽车运行状态
右转尾灯
左转尾灯
J1 J2
L4L5L6
L1L2L3
0 0
正常运行
灯灭
灯灭
0 1
右转弯
L4→L5→L6→L4→L5→L6(循环)
灯灭
1 0
左转弯
灯灭
L1→L2→L3→L1→L2→L3(循环)
1 1
刹车
全亮
全亮
(2)三进制计数器可由74LS163芯片和74LS00构成;译码电路可用译码器74LS138和6个与非门构成;显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成。

为了区别汽车尾灯的四种状态所对应的四种显示模式,需要设定四个状态控制变量。选用开关J1,J2进行显示模式控制,列出尾灯的实现状态与汽车运行状态的对应关系,如表2所示(“1”表示高电平,“0”表示低电平)
表2 汽车尾灯和尾灯状态
开关控制