基于Multisim的汽車尾燈控制系統設計

　　本文設計一種基于Multisim的汽車尾燈控制設計，要求實現汽車左轉彎、右轉彎、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實器件同樣的功能效果。

　　設計要求

　　假設汽車尾部左右兩側各有三個指示燈（用發光二極管模擬）

　　1、汽車正常運行時指示燈全滅；

　　2、左轉彎時左側3個指示燈按左循環順序點亮；

　　3、右轉彎時右側3個指示燈按右循環順序點亮；

　　4、臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。

　　設計內容包括運用主從JK觸發器構成一個3進制計數器，為汽車尾燈按左（右）循環閃爍控制電路的設計提供脈沖；并使用74LS138D3線-8線譯碼器來控制指示燈的亮滅情況。設計一個開關控制電路，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，其中比較復雜的是三進制計數電路和譯碼電路。開關控制電路由2個開關控制，通過控制對譯碼電路提供的信號來控制驅動電路；三進制計數器電路由2個主從JK觸發器構成，通過主從JK觸發器的特性構成時序邏輯電路來實現三進制計數；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。通過三進制計數器和開關控制電路來控制譯碼器6個端口的邏輯狀態；驅動電路采用常用的LED管，采用共陽極形式，LED管的正極接+5V電壓，負極通過驅動電路來控制LED的亮滅情況。

　　2.電路結構與原理圖

　　（1）開關控制電路（如圖2）

圖2 開關控制電路

　　開關兩端一端接高電平，一端接地（低電平）。74LS86D與74LS138的輸入控制端連接，當開關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；當兩開關同時閉合，74LS00D輸出為“1”； B開關打開；B開關閉合，A開關打開時的分析也按照上面的方法來分析實現。

　　（2）三進制計數器電路（如圖3）

圖3 三進制計數器電路

　　三進制計數電路由2個主從JK觸發器構成。第一個主從JK觸發器的輸出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觸發器的另一端輸出直接作為第一個主從JK觸發器的J端輸入，注意，Q2應比Q1的權高。并且，兩個主從JK觸發器的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，從而實現了三進制計數。

　　（3）譯碼電路（如圖4）

圖4 譯碼電路

　　74LS138譯碼器是一種經常使用的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，按照以下真值表來實現。

　　（4）驅動電路：如圖5

圖5 驅動電路

　　使用發光二極管來顯示運行結果。發光二極管正端接5V電源，當非門的右邊輸入的是高電平，則經過非門以后變成低電平，則發光二極管亮；當非門的右邊輸入的為低電平，則經過非門以后變成高電平，則發光二極管熄滅。

　　3.計算、仿真的過程和結果

　　在各個情況下電路運行結果：

　　○1 當A開關閉合，B開關打開（即邏輯10）時的運行結果如圖：

圖6 A開關閉合，B開關打開運行結果圖

　　○2 當A開關打開，B開關閉合（即邏輯01）時的運行結果如圖：

圖7 A開關打開，B開關閉合運行結果圖

　　○3 A、B開關同時閉合（即邏輯11）時的運行結果如圖：

圖8 A、B開關同時閉合運行結果圖

　　○4 A、B開關同時打開（即邏輯00）時運行結果如下：

圖9 A、B開關同時打開運行結果圖

　　4.元器件清單

　　5.設計和使用說明

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

　　設計總結

　　在本設計當中，比較困難的板塊就是設計三進制計數器電路，還有控制電路以及它與譯碼器之間的連接問題是比較繁瑣的，我認為在開關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電路的連接中有一個小小的細節，就是按要求左邊的指示燈應按左循環的方式閃爍，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。