基于Multisim的汽车尾灯控制系统设计

　　本文设计一种基于Multisim的汽车尾灯控制设计，要求实现汽车左转弯、右转弯、停止等条件下尾灯的点亮与熄灭情况。Multisim具有电脑模拟各种电路功能，其运用各种仿真器件可达到现实器件同样的功能效果。
    　　设计要求
    　　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。
    　　设计内容包括运用主从JK触发器构成一个3进制计数器，为汽车尾灯按左（右）循环闪烁控制电路的设计提供脉冲；并使用74LS138D3线-8线译码器来控制指示灯的亮灭情况。设计一个开关控制电路，来控制尾灯的闪烁，并决定74LS138D译码器的工作情况。
   
    总电路图
    　　1.汽车尾灯控制电路
   
    图1 汽车尾灯控制框图
    　　图一为汽车尾灯控制电路方框图，其中比较复杂的是三进制计数电路和译码电路。开关控制电路由2个开关控制，通过控制对译码电路提供的信号来控制驱动电路；三进制计数器电路由2个主从JK触发器构成，通过主从JK触发器的特性构成时序逻辑电路来实现三进制计数；译码电路采用74LS138D译码器，使用3线8线译码器可以控制8个端口的输出，而本实验只需要使用6个端口，其余两个端口闲置。通过三进制计数器和开关控制电路来控制译码器6个端口的逻辑状态；驱动电路采用常用的LED管，采用共阳极形式，LED管的正极接+5V电压，负极通过驱动电路来控制LED的亮灭情况。
    　　2.电路结构与原理图
    　　（1）开关控制电路（如图2）
   
    图2 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。
    　　（2）三进制计数器电路（如图3）
   
    图3 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）译码电路（如图4）
   
    图4 译码电路
    　　74LS138译码器是一种经常使用的3线8线译码器，如图所示，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。并且，按照以下真值表来实现。
   
    　　（4）驱动电路：如图5
   
    图5  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.计算、仿真的过程和结果
    　　在各个情况下电路运行结果：
    　　○1 当A开关闭合，B开关打开（即逻辑10）时的运行结果如图：
   
    图6  A开关闭合，B开关打开运行结果图
    　　○2 当A开关打开，B开关闭合（即逻辑01）时的运行结果如图：
   
    图7  A开关打开，B开关闭合运行结果图
    　　○3 A、B开关同时闭合（即逻辑11）时的运行结果如图：
   
    图8  A、B开关同时闭合运行结果图
    　　○4 A、B开关同时打开（即逻辑00）时运行结果如下：
   
    图9  A、B开关同时打开运行结果图
    　　4.元器件清单
   
    　　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。
    　　设计总结
    　　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。