基于Multisim的汽車(chē)尾燈控制系統設計

　　本文設計一種基于Multisim的汽車(chē)尾燈控制設計，要求實(shí)現汽車(chē)左轉彎、右轉彎、停止等條件下尾燈的點(diǎn)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實(shí)器件同樣的功能效果。

　　設計要求

　　假設汽車(chē)尾部左右兩側各有三個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）

　　1、汽車(chē)正常運行時(shí)指示燈全滅；

　　2、左轉彎時(shí)左側3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；

　　3、右轉彎時(shí)右側3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；

　　4、臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。

　　設計內容包括運用主從JK觸發(fā)器構成一個(gè)3進(jìn)制計數器，為汽車(chē)尾燈按左（右）循環(huán)閃爍控制電路的設計提供脈沖；并使用74LS138D3線(xiàn)-8線(xiàn)譯碼器來(lái)控制指示燈的亮滅情況。設計一個(gè)開(kāi)關(guān)控制電路，來(lái)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(chē)尾燈控制電路

圖1 汽車(chē)尾燈控制框圖

　　圖一為汽車(chē)尾燈控制電路方框圖，其中比較復雜的是三進(jìn)制計數電路和譯碼電路。開(kāi)關(guān)控制電路由2個(gè)開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)控制對譯碼電路提供的信號來(lái)控制驅動(dòng)電路；三進(jìn)制計數器電路由2個(gè)主從JK觸發(fā)器構成，通過(guò)主從JK觸發(fā)器的特性構成時(shí)序邏輯電路來(lái)實(shí)現三進(jìn)制計數；譯碼電路采用74LS138D譯碼器，使用3線(xiàn)8線(xiàn)譯碼器可以控制8個(gè)端口的輸出，而本實(shí)驗只需要使用6個(gè)端口，其余兩個(gè)端口閑置。通過(guò)三進(jìn)制計數器和開(kāi)關(guān)控制電路來(lái)控制譯碼器6個(gè)端口的邏輯狀態(tài)；驅動(dòng)電路采用常用的LED管，采用共陽(yáng)極形式，LED管的正極接+5V電壓，負極通過(guò)驅動(dòng)電路來(lái)控制LED的亮滅情況。

　　2.電路結構與原理圖

　?。?）開(kāi)關(guān)控制電路（如圖2）

圖2 開(kāi)關(guān)控制電路

　　開(kāi)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，當開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合或斷開(kāi)的時(shí)候，輸入相同，74LS86輸出為“0”，則74LS138不譯碼。若兩開(kāi)關(guān)同時(shí)斷開(kāi)，則74LS04D的輸出為“1”；而74LS10D接有CP脈沖，所以此時(shí)74LS00D的輸出完全決定于CP脈沖；當兩開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合，74LS00D輸出為“1”； B開(kāi)關(guān)打開(kāi)；B開(kāi)關(guān)閉合，A開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)的分析也按照上面的方法來(lái)分析實(shí)現。

　?。?）三進(jìn)制計數器電路（如圖3）

圖3 三進(jìn)制計數器電路

　　三進(jìn)制計數電路由2個(gè)主從JK觸發(fā)器構成。第一個(gè)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(gè)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(shí)，第二個(gè)主從JK觸發(fā)器的另一端輸出直接作為第一個(gè)主從JK觸發(fā)器的J端輸入，注意，Q2應比Q1的權高。并且，兩個(gè)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(shí)現了三進(jìn)制計數。

　?。?）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(xiàn)8線(xiàn)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(gè)和第二個(gè)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(gè)指示燈，所以在74LS138的輸出端只接了6個(gè)端口（左轉彎：Y0 Y1 Y2；右轉彎 ：Y4 Y5 Y6）用以控制信號燈。并且，按照以下真值表來(lái)實(shí)現。

　?。?）驅動(dòng)電路：如圖5

圖5 驅動(dòng)電路

　　使用發(fā)光二極管來(lái)顯示運行結果。發(fā)光二極管正端接5V電源，當非門(mén)的右邊輸入的是高電平，則經(jīng)過(guò)非門(mén)以后變成低電平，則發(fā)光二極管亮；當非門(mén)的右邊輸入的為低電平，則經(jīng)過(guò)非門(mén)以后變成高電平，則發(fā)光二極管熄滅。

　　3.計算、仿真的過(guò)程和結果

　　在各個(gè)情況下電路運行結果：

　　○1 當A開(kāi)關(guān)閉合，B開(kāi)關(guān)打開(kāi)（即邏輯10）時(shí)的運行結果如圖：

圖6 A開(kāi)關(guān)閉合，B開(kāi)關(guān)打開(kāi)運行結果圖

　　○2 當A開(kāi)關(guān)打開(kāi)，B開(kāi)關(guān)閉合（即邏輯01）時(shí)的運行結果如圖：

圖7 A開(kāi)關(guān)打開(kāi)，B開(kāi)關(guān)閉合運行結果圖

　　○3 A、B開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合（即邏輯11）時(shí)的運行結果如圖：

圖8 A、B開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合運行結果圖

　　○4 A、B開(kāi)關(guān)同時(shí)打開(kāi)（即邏輯00）時(shí)運行結果如下：

圖9 A、B開(kāi)關(guān)同時(shí)打開(kāi)運行結果圖

　　4.元器件清單

　　5.設計和使用說(shuō)明

　　這次設計是基于計算機Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真的，通過(guò)開(kāi)關(guān)A、B實(shí)現狀態(tài)的轉換，A、B同時(shí)閉合相當于汽車(chē)剎車(chē)，六個(gè)指示燈都同時(shí)閃爍；A、B同時(shí)斷開(kāi)相當于汽車(chē)正常運行，所有指示燈都熄滅；A閉合、B斷開(kāi)相當于汽車(chē)左轉彎，左邊三個(gè)指示燈按左循環(huán)閃爍；A斷開(kāi)、B閉合相當于汽車(chē)右轉彎，右邊三個(gè)指示燈按右循環(huán)閃爍?！癤FGI”頻率取60HZ比較合適。所以該設計基本具備了常用汽車(chē)尾燈控制的基本功能，實(shí)現了轉彎，剎車(chē)指示的功能，具有一定的使用價(jià)值。

　　設計總結

　　在本設計當中，比較困難的板塊就是設計三進(jìn)制計數器電路，還有控制電路以及它與譯碼器之間的連接問(wèn)題是比較繁瑣的，我認為在開(kāi)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。還有在譯碼器與驅動(dòng)電路的連接中有一個(gè)小小的細節，就是按要求左邊的指示燈應按左循環(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應依次接指示燈D2、D1、D0。