基于Multisim的汽車尾燈控制系統(tǒng)設(shè)計

　　本文設(shè)計一種基于Multisim的汽車尾燈控制設(shè)計，要求實現(xiàn)汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、停止等條件下尾燈的點亮與熄滅情況。Multisim具有電腦模擬各種電路功能，其運用各種仿真器件可達到現(xiàn)實器件同樣的功能效果。

　　設(shè)計要求

　　假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有三個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）

　　1、汽車正常運行時指示燈全滅；

　　2、左轉(zhuǎn)彎時左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮；

　　3、右轉(zhuǎn)彎時右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮；

　　4、臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。

　　設(shè)計內(nèi)容包括運用主從JK觸發(fā)器構(gòu)成一個3進制計數(shù)器，為汽車尾燈按左（右）循環(huán)閃爍控制電路的設(shè)計提供脈沖；并使用74LS138D3線-8線譯碼器來控制指示燈的亮滅情況。設(shè)計一個開關(guān)控制電路，來控制尾燈的閃爍，并決定74LS138D譯碼器的工作情況。

總電路圖

　　1.汽車尾燈控制電路

圖1 汽車尾燈控制框圖

　　圖一為汽車尾燈控制電路方框圖，其中比較復(fù)雜的是三進制計數(shù)電路和譯碼電路。開關(guān)控制電路由2個開關(guān)控制，通過控制對譯碼電路提供的信號來控制驅(qū)動電路；三進制計數(shù)器電路由2個主從JK觸發(fā)器構(gòu)成，通過主從JK觸發(fā)器的特性構(gòu)成時序邏輯電路來實現(xiàn)三進制計數(shù)；譯碼電路采用74LS138D譯碼器，使用3線8線譯碼器可以控制8個端口的輸出，而本實驗只需要使用6個端口，其余兩個端口閑置。通過三進制計數(shù)器和開關(guān)控制電路來控制譯碼器6個端口的邏輯狀態(tài)；驅(qū)動電路采用常用的LED管，采用共陽極形式，LED管的正極接+5V電壓，負極通過驅(qū)動電路來控制LED的亮滅情況。

　　2.電路結(jié)構(gòu)與原理圖

　?。?）開關(guān)控制電路（如圖2）

圖2 開關(guān)控制電路

　　開關(guān)兩端一端接高電平，一端接地（低電平）。74LS86D與74LS138的輸入控制端連接，當(dāng)開關(guān)同時閉合或斷開的時候，輸入相同，74LS86輸出為“0”，則74LS138不譯碼。若兩開關(guān)同時斷開，則74LS04D的輸出為“1”；而74LS10D接有CP脈沖，所以此時74LS00D的輸出完全決定于CP脈沖；當(dāng)兩開關(guān)同時閉合，74LS00D輸出為“1”； B開關(guān)打開；B開關(guān)閉合，A開關(guān)打開時的分析也按照上面的方法來分析實現(xiàn)。

　?。?）三進制計數(shù)器電路（如圖3）

圖3 三進制計數(shù)器電路

　　三進制計數(shù)電路由2個主從JK觸發(fā)器構(gòu)成。第一個主從JK觸發(fā)器的輸出Q1端直接接入74LS138譯碼器的輸入端，第二個主從JK觸發(fā)器的輸出Q2端輸入也直接接入74LS138的輸入端，同時，第二個主從JK觸發(fā)器的另一端輸出直接作為第一個主從JK觸發(fā)器的J端輸入，注意，Q2應(yīng)比Q1的權(quán)高。并且，兩個主從JK觸發(fā)器的K端輸入都是接的高電平，這樣就能使變化后的脈沖的周期為3，從而實現(xiàn)了三進制計數(shù)。

　?。?）譯碼電路（如圖4）

圖4 譯碼電路

　　74LS138譯碼器是一種經(jīng)常使用的3線8線譯碼器，如圖所示，4、5端接地，6端接控制電路提供的控制信號，1、2、3分別第一個和第二個主從JK觸發(fā)器的輸出信號Q1、Q2、和控制電路的控制信號。由于只要求有6個指示燈，所以在74LS138的輸出端只接了6個端口（左轉(zhuǎn)彎：Y0 Y1 Y2；右轉(zhuǎn)彎 ：Y4 Y5 Y6）用以控制信號燈。并且，按照以下真值表來實現(xiàn)。

　　（4）驅(qū)動電路：如圖5

圖5 驅(qū)動電路

　　使用發(fā)光二極管來顯示運行結(jié)果。發(fā)光二極管正端接5V電源，當(dāng)非門的右邊輸入的是高電平，則經(jīng)過非門以后變成低電平，則發(fā)光二極管亮；當(dāng)非門的右邊輸入的為低電平，則經(jīng)過非門以后變成高電平，則發(fā)光二極管熄滅。

　　3.計算、仿真的過程和結(jié)果

　　在各個情況下電路運行結(jié)果：

　　○1 當(dāng)A開關(guān)閉合，B開關(guān)打開（即邏輯10）時的運行結(jié)果如圖：

圖6 A開關(guān)閉合，B開關(guān)打開運行結(jié)果圖

　　○2 當(dāng)A開關(guān)打開，B開關(guān)閉合（即邏輯01）時的運行結(jié)果如圖：

圖7 A開關(guān)打開，B開關(guān)閉合運行結(jié)果圖

　　○3 A、B開關(guān)同時閉合（即邏輯11）時的運行結(jié)果如圖：

圖8 A、B開關(guān)同時閉合運行結(jié)果圖

　　○4 A、B開關(guān)同時打開（即邏輯00）時運行結(jié)果如下：

圖9 A、B開關(guān)同時打開運行結(jié)果圖

　　4.元器件清單

　　5.設(shè)計和使用說明

　　這次設(shè)計是基于計算機Multisim仿真軟件進行仿真的，通過開關(guān)A、B實現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，A、B同時閉合相當(dāng)于汽車剎車，六個指示燈都同時閃爍；A、B同時斷開相當(dāng)于汽車正常運行，所有指示燈都熄滅；A閉合、B斷開相當(dāng)于汽車左轉(zhuǎn)彎，左邊三個指示燈按左循環(huán)閃爍；A斷開、B閉合相當(dāng)于汽車右轉(zhuǎn)彎，右邊三個指示燈按右循環(huán)閃爍。“XFGI”頻率取60HZ比較合適。所以該設(shè)計基本具備了常用汽車尾燈控制的基本功能，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)彎，剎車指示的功能，具有一定的使用價值。

　　設(shè)計總結(jié)

　　在本設(shè)計當(dāng)中，比較困難的板塊就是設(shè)計三進制計數(shù)器電路，還有控制電路以及它與譯碼器之間的連接問題是比較繁瑣的，我認為在開關(guān)A端與譯碼器端口C連接，并且輸出舍去Y3是很巧妙的。還有在譯碼器與驅(qū)動電路的連接中有一個小小的細節(jié)，就是按要求左邊的指示燈應(yīng)按左循環(huán)的方式閃爍，即是由D2到D0依次閃爍，于是譯碼器輸出端口Y0、Y1、Y2應(yīng)依次接指示燈D2、D1、D0。