05级学年论文范文.docx

05级学年论文范文.docx

《05级学年论文范文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《05级学年论文范文.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

05级学年论文范文

本科生学年论文（设计）

（2005级）

论文（设计）题目基于Multisim仿真平台的汽车尾灯控制

电路的设计

作者陈剑挺

系专业电气信息工程

班级电子051

指导教师（职称）安康

字数5490

成果完成时间2007-12-22

杭州师范大学钱江学院教学部制

基于Multisim仿真平台的汽车尾灯控制电路的设计

（电气信息工程专业电子051陈剑挺指导教师安康）

摘要：

本文介绍了（EDA）工具软件Multisim8的功能特点，并以Multisim8仿真平台为基础，在此平台上设计了汽车尾灯控制电路，说明了Multisim8仿真分析的具体方法。

仿真结果表明：

当左尾灯开关打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按照111110100的规律循环亮灭，显示汽车左转弯成功；当右尾灯开关打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管同样按照111110100的规律循环亮灭，显示汽车右转弯成功，从而验证了电路设计的正确性，体现了Multisim是一种优于传统设计方式的一种新的电子设计方式。

关键词：

Multisim；仿真分析；汽车尾灯

ThedesignofautomobilerearlightcontrolcircuitontheMultisim

ElectronicandInformationEngineeringElectrical051ChenJianting

Instructor:

AnnKang

Abstract:

ThepaperintroducesthefunctionscharacteristicsofthesoftwareMultisim,automobilerearlightcontrolcircuitisdesignedonthemultisim.themethodsofsimulationsanalysesareexplained.Thesimulationresultindicated:

whentheleftswitchopens,3light-emittingdiodeswhichshowautomobilerearlightwhenitturnsleftcirculatebrightlyextinguishinthelightof111110100,itdemonstratestheautomobileturnsleftsuccessfully.Whentherightswitchopens,3light-emittingdiodeswhichshowautomobilerearlightwhenitalsoturnsrightcirculatebrightlyextinguishinthelightof111110100,itdemonstratestheautomobileturnsrightsuccessfully.itconfirmsaccuracyofthecircuitdesign,andindicatesthatMultisimisonenewdesignwayofelectronicwhichsurpassesthetraditionalway.

Keywords:

Multisim;simulationsanalyses;automobilerearlight

目录

第一章引言1

1.1研究背景1

1.2应用现状1

第二章Multisim软件包介绍1

2.1Multisim软件概述1

2.2Multisim软件的功能和特点2

第三章汽车尾灯控制电路的设计3

3.1汽车尾灯控制电路的工作原理3

3.2系统的硬件分析3

3.2.1逻辑分析仪3

3.2.23/8线译码器74LS138D5

3.2.3BCD同步加减计数器74LS190D7

3.2.4四位双向位移寄存器74LS194D9

第四章汽车尾灯控制电路Multisim的仿真分析9

总结12

参考文献12

附录13

基于Multisim仿真平台的汽车尾灯控制电路的设计

（电子信息工程专业陈剑挺指导教师安康）

第一章引言

1.1研究背景

电子线路的设计需要经过设计方案提出、方案验证和修改三个阶段，有时甚至需要经过多次的反复。

传统的设计方法一般是采用搭接实验电路的方法进行，这种方法费时、费用高、效率低。

随着计算机技术水平的不断提高，电子线路设计仿真软件迅速发展起来，EDA[1]（ElectronicDesignAutomation电子设计自动化）技术应运而起，功能日益强大，运行速度快，使得电子线路设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析等等。

EDA技术的发展是电子技术设计领域的一场革命，EDA技术的推广极大的推动了电子工业的发展，EDA是电子系统设计的技术潮流。

1.2应用现状

灯光信号是汽车的语言，灵敏的灯光信号可以被人们很好的“读懂”，有效地对其它车辆的司机起到提醒作用，及时采取相应的规避动作，从而让驾驶更安全。

汽车尾灯更是夜间行车不可或缺的信号，极大的降低了夜间车祸发生的概率。

每辆车上都装有汽车尾灯就足以说明它的重要性。

第二章Multisim软件包介绍

2.1Multisim软件概述

在电子电路设计的初级阶段，电子工程师为了验证电路的功能，往往是焊接一块试验板或在面包板上搭接电路，然后通过测试仪器进行分析和判断。

这种方法耗资耗时耗力，而且还受到硬件设备的制约，测量精度差。

随着计算机技术的飞速发展，计算机辅助分析和仿真技术得到了较为广泛的应用。

EDA技术的出现更使得电子产品的性能不断增强，而且更新换代的频率也越来越快。

EDA技术是电子设计技术的核心，它是以计算机为工作平台，融合电子技术、计算机技术等方面最新成果而研制成的通用软件，它主要能辅助集成电路设计和电子电路设计。

EDA软件的种类多种多样，Multisim8电路仿真软件就是其中一种。

Multisim8的前身EWB是加拿大InteractivecImagecTechnology公司推出的用于电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。

与EWB相比较,Multisim8的功能更加强大。

Multisim8不仅继承了EWB用户界面友好和使用直观的虚拟仪表的优点，还大大地丰富和加强了EWB的各类分立器件和集成芯片。

Multisim8还将最新的安捷伦测试仪器引入虚拟仪器中，这些优良的安捷伦测量仪器是其它仿真软件所没有的。

安捷伦测试仪器的控制面板界面，旋钮操作以及测量结果和实际安捷伦仪器完全一样，使用户在使用Multisim8时更能产生身临其境的感觉。

另外，加拿大IIT公司还向用户提供配套印制PCB版软件Ultiboard8。

用Multisim8进行仿真设计后的电子电路内容可以无缝连接到Ultiboard8进行印制电路板的设计。

2.2Multisim软件的功能和特点

Multisim8是一个优秀的电子技术训练工具，是能够替代电子实验室中的多种传统仪器的虚拟电子实验室，具有灵活、低成本、高效率的特点，被誉为“计算机里的电子实验室”。

（1）用户界面友好，尤其是多种可放置到设计电路中的虚拟仪器表很有特色。

整个操作界面就像是一个电子实验台，绘制电路所需的元器件和仿真分析所需要的仪器仪表都可用鼠标直接拖放到屏幕上，通过鼠标连线，完成完整的电路。

分析调试过程中，元器件的参数可以根据需要随时修改，极大的提高了设计人员的工作效率。

（2）丰富的元件和测试仪器，Multisim8提供了数千种电路元件，包括基本独立元件（电阻、电容、三极管等）、集成电路（74及40系列芯片、DA及AD、集成运放等）、源器件（各种独立源、受控源、时钟信号等）、基本显示器件（伏特表、电流表、数码管等）和其它元器件（继电器、电磁铁、直流电机等），而且还可以根据需要扩充或新建已有的元器件库，大大方便了使用者。

软件中各元器件参数可调，并提供了理想值，这为分析电路的实际值与理论值的差异提供了依据。

（3）Multisim8提供了多种分析仪器仪表，如：

数字万用表、函数信号发生器、示波器、波特图示仪、数字信号发生器、逻辑转换仪、逻辑分析仪、网络分析仪等，仪器面板和真实仪器十分相似，操作简便。

（4）提供完备的分析功能，如：

静态工作分析点、交流小信号分析、瞬态分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、传输函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、噪声指数分析、射频分析等，点击菜单栏[Simulate]的Analyses仿真选项，选择相应的仿真方式和仿真参数，点击相应的分析方法的对话框中的[Simulate]按钮即可进行电路性能仿真以及观察和分析波形。

（5）动态可视化效果，Multisim8的元器件采用与实物一致的外形，使用者即便是第一次使用，也能方便地找到所需的元器件。

对于测试仪器，其测量结果的显示也与实际设备一致，能实时检测系统的运行。

另外，它的数码管能够发光、熔断丝可以烧断、蜂鸣器能够发声、电阻器能够通过键盘随时改变阻值，形象地表征了电路的动态特性，体现了其“软件即仪器”的本质特性。

第三章汽车尾灯控制电路的设计

3.1汽车尾灯控制电路的工作原理

汽车尾灯控制电路主要是由3/8线译码器74LS138D、BCD同步加减计数器74LS190D及四位双向位移寄存器74LS194D[2]组成的电路。

它的系统结构图如图.3.1所示:

图.3.1系统结构图

控制开关，输入的信号由3/8线译码器编译后输出，输出的信号一部分直接作用于移位器，控制移位器的右移、左移、并行输出和清零；另一部分信号与加法器输出的信号共同作用于移位器的输入端，控制移位器的输入电平，从而实现汽车尾灯的移位闪烁。

3.2系统的硬件分析

本电路的核心是74LS138D、74LS190D、74LS194D[3]这三个芯片和逻辑分析仪。

它们功能强大，用处甚广，是电子电路设计中到处可见的元件。

逻辑分析仪更是能直观的显示数字电路的仿真情况。

3.2.1逻辑分析仪

逻辑分析仪可以同步记录和显示16路逻辑信号，用于对数字逻辑信号进行高速采样和时序分析。

其接线柱和面板如图.3.2所示.

图.3.2逻辑分析仪

（1）连接。

图标的左侧从上到下有16个逻辑信号的输入端口，使用时连接到电路的被测点。

（2）面板操作。

面板分为以下几个区：

★显示区：

可以显示16路输入逻辑信号的波形。

★操作按钮：

Stop、Reset分别为显示暂停按钮和复位并清除显示波形按钮。

★时钟设置区：

Clock/Div设置显示区上每个水平刻度显示的时钟脉冲数；Set按钮设置时钟脉冲，单击该按钮将弹出图.3.3所示的对话框，具体功能如图.3.3所示:

图.3.3时钟设置对话框

★外部触发设置：

与其它虚拟仪表的外部触发设置相似。

单击Set按钮弹出“触发设置”对话框，各部分功能如图.3.4所示:

图.3.4触发设置对话框

3.2.23/8线译码器74LS138D

74LS138D是3线---8线译码器。

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（G2A）（G2B）为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

利用G1、G2A和/G2B可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。

   若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

74LS138D的管脚及其真值表如图.3.5所示:

1：

高电平0：

低电平X：

高低电平都可以（Y0---Y7低电平有效）

图.3.574LS138D的管脚及其真值

断开J1，闭合J2（即汽车左转：

G1=1、G2A+G2B=0、A=1、B=0、C=0），由图.3.6逻辑分析仪-汽车左转可以看出Y0=1、Y1=0、Y2=1，与74LS138D真值表的输出一样，验证了理论的正确性。

图.3.6逻辑分析仪-汽车左转

断开J2，闭合J1（即汽车右转：

G1=1、G2A+G2B=0、A=1、B=0、C=0），由图.3.7逻辑分析仪-汽车右转可以看出Y0=1、Y1=1、Y2=0，与74LS138D真值表的输出一样，验证了理论的正确性。

图.3.7逻辑分析仪-汽车右转

闭合J1、J2（即：

G1=1、G2A+G2B=0、A=0、B=0、C=0），由图.3.8逻辑分析仪-汽车刹车可以看出Y0=0、Y1=1、Y2=1，与74LS138D真值表的输出一样，验证了理论的正确性。

图.3.8逻辑分析仪-汽车刹车

断开J1，J2（即汽车检查：

G1=1、G2A+G2B=0、A=1、B=1、C=0），由图.3.9逻辑分析仪-汽车检查可以看出Y0=1、Y1=1、Y2=1，与74LS138D真值表的输出一样，验证了理论的正确性。

图.3.9逻辑分析仪-汽车检查

3.2.3BCD同步加减计数器74LS190D

BCD同步加减计数器74LS190的预置是异步的，当置入控制端LOAD为低电平时，不管时钟CLK的状态如何，输出端（QA～QD）即可预置成与数据输入端（A～D）相一致的状态。

74LS190的计数是同步的，靠CLK加在4个触发器上而实现。

当计数控制端CTEN为低电平时，在CLK上升沿作用下QA～QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。

当计数方式控制U/D为低电平时进行加计数，当计数方式控制U/D为高电平时进行减计数。

只有在CLK为高电平时CTEN和U/D才可以跳变。

管脚符号：

CLK：

时钟输入端（上升沿有效）

CTEN：

计数控制端（低电平有效）

A～D：

并行数据输入端

LOAD：

异步并行置入控制端（低电平有效）

QA～QD：

输出端

U/D：

加减计数方式控制端

极限值：

电源电压：

7V

输入电压：

7V

工作环境温度：

0～70℃

储存温度：

-65℃～150℃

74LS190D的管脚图如图.3.10所示：

图.3.1074LS190D的管脚图

在本电路中，当QAQB的输出是000110的循环时，LOAD为1；当QAQB为11时LOAD为0，立即重新置数。

所以，此芯片在本电路中相当于三进制的加法计数器，它的输出电平如图.3.11所示：

图.3.11逻辑分析仪-74LS190D输出电平

3.2.4四位双向位移寄存器74LS194D

74LS194D[4]的管脚和真值表如图.3.12所示：

图.3.1274LS194D的管脚及其真值

1：

高电平0：

低电平X：

高低电平都可以↑：

上升沿Qn：

上一次输入的电平

当清除端CLR为低电平时，输出端（QA－QD）均为低电平。

当工作方式控制端（S0、S1）均为高电平时，在时钟CLK上升沿作用下，并行数据（A－D）被送入相应的输出端QA－QD。

此时串行数据（SR、SL）被禁止。

当S0为高电平、S1为低电平时，在CLOCK上升沿作用下进行右移操作，数据由SR送入。

当S0为低电平、S1为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行左移操作，数据由SR送入。

当S0和S1均为低电平时，CLK被禁止。

引出端符号

CLK：

时钟输入端

CLR：

清除端（低电平有效）

A－D：

并行数据输入端

SL：

左移串行数据输入端

SR：

右移串行数据输入端

S0、S1：

工作方式控制端

QA－QD：

输出端

极限值：

电源电压7V

输入电压：

54/74LS1947V

工作环境温度：

0～70℃

储存温度：

-65℃～150℃

第四章汽车尾灯控制电路Multisim的仿真分析

在Multisim[5]平台上连接好电路，检查电路无误后，点击菜单栏[Simulate]选项，设定好仿真时间，就可以开始进行电路的仿真了。

用于仿真的仪器仪表有逻辑转换仪、逻辑分析仪、网络分析仪等，本章用到的是逻辑分析仪，主要用于观察各个芯片的输出电平。

仿真分析过程：

检查电路无误后，开始分析其仿真结果：

断开J1闭合J2，点击Simulate仿真菜单中的Simulate，选择InteractiveSimulateSetting将Endtime设定为0.5Sec。

双击逻辑分析仪，点击Simulate仿真菜单中的Run，可观察到左边的3个发光二极管以111110100的规律循环亮灭。

在开关J1断开J2闭合时，74LS138D芯片的输入端ABC为100，通过译码器将100信号加到74LS194D，最后左边的74LS194D的输出端输出的信号分别为100010001，由于输入右边的74LS194D的CLR为0，所以右边的74LS194D的输出端的信号为000，从而实现灯光的移位闪烁，左转成功。

如图.4.1汽车左转所示。

图.4.1汽车左转

同理，断开J2闭合J1，可观察到右边的3个发光二极管也以111110100的规律循环亮灭，在开关J2断开J1闭合时，74LS138D芯片的输入端ABC为010，通过译码器将100信号加到74LS194D，最后右边的74LS194D的输出端输出的信号分别为100010001，由于输入左边的74LS194D的CLR为0，所以左边的74LS194D的输出端的信号为000，从而实现灯光的移位闪烁，汽车右转成功。

如图.4.2汽车右转所示。

图.4.2汽车右转

断开J1和J2，6个发光二极管都以111000的规律循环亮灭。

当J1、J2都断开时，74LS138D芯片的输入端ABC为110，通过译码器将100信号加到74LS194D，由于74LS194D的S1、S0都为1时，并行输出；当74LS190D的QA为0时，2个74LS194D的输出端输出都为000；当74LS190D的QA为1时，2个74LS194D的输出端输出都为111。

通过74LS190D输出的变化，实现了灯光的亮灭循环。

图.4.3汽车检查为检查时逻辑分析仪测出的74LS194D输出的电平。

图.4.3汽车检查

闭合J1和J2，由于输入一个脉冲需要一定的时间，所以6个发光二极管在灭了一瞬间后都一直亮着。

当J1、J2都闭合时，74LS138D芯片的输入端ABC为011，通过译码器将011信号加到74LS194D，由于74LS194D的S1、S0都为1时，并行输出；不管74LS190D的QA为0还是1，输入74LS194D的电平都为111，所以2个74LS194D的输出端输出都为111；图.4.4汽车刹车为J1J2同时闭合时的结果。

图.4.4汽车刹车

总结

通过上述设计电路的仿真分析，我们不难发现在Multisim8中进行数字电子电路的设计时就如同在实验室的面包板上搭接电路一样方便，而且不会受到元器件种类、数量和测试仪器仪表的限制（甚至有些仪器仪表就是在实验室也见不到的）。

利用Multisim8实现汽车尾灯控制是一种方便易行的方法，能够准确的仿真出我们所输入的左转、右转、刹车等信号。

在Multisim8平台上对设计的电路进行仿真能够真实的看到我们所需要的仿真结果，很好的从理论上验证了设计电路的正确性，为后面做硬件工作奠定基础。

参考文献

[1]杨欣王玉凤刘湘黔电路设计与仿真-基于Multisim8与Protel2004。

北京清华大学出版社，200690—93、137—140页.

[2]阎石数字电子技术基础（第五版）。

北京高等教育出版社，2006174—177页.

[3]成立数字电子技术。

北京机械工业出版社，2003118—136页.

[4]杨泽林现代数学电路技术重庆重庆大学出版社，200479—82页.

[5]郑步生吴渭Multisim2001电路设计仿真入门与应用北京电子工业出版社，2002142-145页.

附录

下图为汽车尾灯控制电路图：

元器件清单：

Quantity：

数量

Description：

描述

RefDes：

符号

Package：

软件包