基于Multisim的汽车尾灯电路仿真设计

东北石油大学课程设计2015年3月9日课程电气工程CAD题目基于Multisim的汽车尾灯电路仿真设计院系电气信息工程学院电气工程系专业班级电气二11-1学生姓名褚羽松学生学号130603120127指导教师李梦达刘伟东北石油大学课程设计任务书课程电气工程CAD题目基于Multisim的汽车尾灯电路仿真设计专业电气工程姓名褚羽松学号130603120127主要内容：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，本文介绍了一种通过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系列来制作脉冲产生器，如何利用D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四种情况：正常行驶、左拐弯、右拐弯、临时刹车、检查。主要参考资料：[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）.北京：高等教育出版社，2006[2]张熙.数字电路实验.中国民航飞行学院[3]童诗白华成英.模拟电子技术基础（第四版）.清华大学电子教研室编.北京：高等教育出版社，2006[4]图其非著，LED用于汽车尾灯的展望，光源与照明，2001（01）[5]苏本庆，数字电子技术，北京:电子工业出版社，2007[6]韩克，柳秀山主编，电子技能与EAD技术，暨南大学出版社，2005[7]范爱平，周常森，数字电子技术基础，北京：清华大学出版社，2008[8]方大千，鲍俏伟.实用电子控制电路.北京：国防工业出版社，2003[9]康华光主编数字电子基础北京高等教育出版社（第四版），2004[10]姚福安著.电子电路设计与实践教程山东山东科学技术出版社完成期限2013.3.9——2013.3.18指导教师李梦达刘伟专业负责人2013年3月9日目录1引言............................................................................................................................22设计介绍....................................................................................................................22.1设计背景与意义...............................................................................................22.2设计目的和要求..............................................................................................33设计思路....................................................................................................................33.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系..................................................33.2汽车尾灯控制器功能描述..............................................................................44单元设计....................................................................................................................54.1时钟信号源设计..............................................................................................54.274LS74构成的循环输出.................................................................................64.3开关控制的电路设计......................................................................................84.4译码器与显示驱动的设计..............................................................................94.5尾灯状态指示灯的设计................................................................................115电路的仿真及分析..................................................................................................115.1元器件与实验设备清单................................................................................115.2电路仿真总电路图........................................................................................125.3尾灯控制与分析............................................................................................126总结与反思..............................................................................................................16参考文献......................................................................................................................18电气工程CAD课程设计（报告）2基于Multisim的汽车尾灯电路仿真设计1引言随着集成电路和计算机技术的飞速发展，EDA技术应运而生，它是一种高级、快速、有效的电子设计自动化技术。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。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、仿真器件测试等等。汽车尾灯控制系统的设计诞生以来经过了无数次的改进，得到了广泛的应用。设计一个尾灯控制器，实现对汽车尾灯状态的控制，探究一套既快又可靠，更加合理的设计方法，进行高性能汽车尾灯控制系统的设计研究，具有非常深远的实际和理论意义。2设计介绍2.1设计背景与意义Multisim简介：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。目前普遍应用的版本为Multisim10.0。它可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试、射频分析、单片机等高级应用。软件界面友好，操作方便、绘制电路图需要的元件、电路仿真需要的仪器都可以直接从工作平台上选取，运行环境逼真，并提供较为详细的电路分析手段，具有较强的仿真分析能力。软件支持模拟电路、数字电路、模拟数字混合电路以及电工电子技术应用的设计仿真。电气工程CAD课程设计（报告）3设计意义：汽车使用越来越多，虽然汽车尾灯控制系统的设计诞生以来经过了无数次的改进，得到了广泛的应用。随着电子技术的发展，对于汽车的控制电路，已经从过去的全人工开关发展到智能控制。在夜晚或因天气原因能见度不高的时候，人们对汽车安全行驶的要求很高，汽车尾灯控制系统给大家带来了方便。汽车尾灯控制器是随着汽车智能化技术发展而迅速发展起来的，汽车尾灯一般是基于微处理的硬件电路结构构成，正是因为应为硬件电路的局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，还有待我们继续对其进行研究和探讨。探究一套既快又可靠，更加合理的设计方法，以便更好的为国民经济的发展和人们的生活服务。因此，进行高性能汽车尾灯控制系统的设计研究，具有非常深远的实际和理论意义。并且在设计的同时更好的巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强理论联系实际的能力，提高设计者设计电路和分析电路的能力。通过实践教学引导设计者在理论指导下有所创新，为日后工程工程实践奠定基础。2.2设计目的和要求设计目的:设计一个尾灯控制器，实现对汽车尾灯状态的控制，熟悉和掌握世纪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，熟悉Multisim软件，在计算机上用Multisim软件绘制电路图，并且进行仿真分析，得出结论。设计要求：汽车尾灯的控制电路由四个按键组成，分别对应左转，右转，刹车和检验。汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯（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3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；临时刹车时所有尾灯同亮；检查时所有指示灯同时闪烁。要求电路设计原理尽量简单，努力做到构思巧妙，尝试利用简单的器件实现较为复杂的控制，考虑现实中汽车尾灯的实用性和成本的问题。3设计思路3.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系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K1、K2、K3、K4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3.1所示(“1”表示高电平，“0”表示低电平)电气工程CAD课程设计（报告）4开关控制汽车运行状态左侧尾灯右侧尾灯K1K2K3K41110正常行驶灯灭灯灭0110左转弯左侧灯顺序点亮灯灭1010右转弯灯灭右侧灯顺序点亮1100临时刹车所有尾灯全亮1111检查所有尾灯同时闪烁表3.1汽车尾灯和尾灯状态3.2汽车尾灯控制器功能描述在汽车左右转弯行驶时由于3个指示灯被循环点亮，所以可以用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出合适电平，点亮指示灯，只需选用合适的接口连接发光二极管指示灯，则可得出按要求三个指示灯顺序点亮的电路。设三进制计数器的状态用Q1和Q0表示，