本文設(shè)計一種基于Multisim的汽車尾燈控制設(shè)計，要求實現(xiàn)汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、停止等條件下尾燈的點亮與熄滅情況。
設(shè)計要求
假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有三個指示燈(用發(fā)光二極管模擬)
1、汽車正常運行時指示燈全滅;
2、左轉(zhuǎn)彎時左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮;
3、右轉(zhuǎn)彎時右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮;
4、臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。
設(shè)計內(nèi)容包括運用主從JK觸發(fā)器構(gòu)成一個3進(jìn)制計數(shù)器，為汽車尾燈按左(右)循環(huán)閃爍控制電路的設(shè)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(shè)計一個開關(guān)控制電路，來控制尾燈的閃爍，并決定74LS138D譯碼器的工作情況。
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總電路圖
1.汽車尾燈控制電路
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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(fù)雜的是三進(jìn)制計數(shù)電路和譯碼電路。開關(guān)控制電路由2個開關(guān)控制，通過控制對譯碼電路提供的信號來控制驅(qū)動電路;三進(jìn)制計數(shù)器電路由2個主從JK觸發(fā)器構(gòu)成，通過主從JK觸發(fā)器的特性構(gòu)成時序邏輯電路來實現(xiàn)三進(jìn)制計數(shù);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(jìn)制計數(shù)器和開關(guān)控制電路來控制譯碼器6個端口的邏輯狀態(tài);驅(qū)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(fù)極通過驅(qū)動電路來控制LED的亮滅情況。
2.電路結(jié)構(gòu)與原理圖
(1)開關(guān)控制電路(如圖2)
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圖2 開關(guān)控制電路
開關(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(dāng)開關(guān)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(guān)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(dāng)兩開關(guān)同時閉合，74LS00D輸出為“1”; B開關(guān)打開;B開關(guān)閉合，A開關(guān)打開時的分析也按照上面的方法來分析實現(xiàn)。
(2)三進(jìn)制計數(shù)器電路(如圖3)
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圖3 三進(jìn)制計數(shù)器電路
三進(jìn)制計數(shù)電路由2個主從JK觸發(fā)器構(gòu)成。第一個主從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，第二個主從JK觸發(fā)器的另一端輸出直接作為第一個主從JK觸發(fā)器的J端輸入，注意，Q2應(yīng)比Q1的權(quán)高。并且，兩個主從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，從而實現(xiàn)了三進(jìn)制計數(shù)。
(3)譯碼電路(如圖4)
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圖4 譯碼電路
74LS138譯碼器是一種經(jīng)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(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個指示燈，所以在74LS138的輸出端只接了6個端口(左轉(zhuǎn)彎：Y0 Y1 Y2;右轉(zhuǎn)彎 ：Y4 Y5 Y6)用以控制信號燈。并且，按照以下真值表來實現(xiàn)。
開關(guān)控制三進(jìn)制計數(shù)器6 個 指 示 燈
A BQ1 Q2D0 D1 D2 D4 D5 D6
0 0 CP CP CP CP CP CP
0 1 0 0
0 1
1 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
1 0 0 0
0 1
1 0 0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0
(4)驅(qū)動電路：如圖5
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圖5 驅(qū)動電路
使用發(fā)光二極管來顯示運行結(jié)果。發(fā)光二極管正端接5V電源，當(dāng)非門的右邊輸入的是高電平，則經(jīng)過非門以后變成低電平，則發(fā)光二極管亮;當(dāng)非門的右邊輸入的為低電平，則經(jīng)過非門以后變成高電平，則發(fā)光二極管熄滅。
3.計算、仿真的過程和結(jié)果
在各個情況下電路運行結(jié)果：
○1 當(dāng)A開關(guān)閉合，B開關(guān)打開(即邏輯10)時的運行結(jié)果如圖：
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圖6 A開關(guān)閉合，B開關(guān)打開運行結(jié)果圖
○2 當(dāng)A開關(guān)打開，B開關(guān)閉合(即邏輯01)時的運行結(jié)果如圖：
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圖7 A開關(guān)打開，B開關(guān)閉合運行結(jié)果圖
○3 A、B開關(guān)同時閉合(即邏輯11)時的運行結(jié)果如圖：
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圖8 A、B開關(guān)同時閉合運行結(jié)果圖
○4 A、B開關(guān)同時打開(即邏輯00)時運行結(jié)果如下：
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圖9 A、B開關(guān)同時打開運行結(jié)果圖
4.元器件清單
元 件規(guī) 格數(shù) 量
函數(shù)信號發(fā)生器XFG11臺
主從JK觸發(fā)器74LS76D2個
雙輸入與非門74LS00D8個
三輸入與非門74LS10D1個
雙輸入非門74LS04D7個
雙輸入異或門74LS86D1個
譯碼器74LS138D1個
電阻200歐8個
直流電源5V6個
接地端GND4個
5.設(shè)計和使用說明
這次設(shè)計是基于計算機(jī)Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真的，通過開關(guān)A、B實現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，A、B同時閉合相當(dāng)于汽車剎車，六個指示燈都同時閃爍;A、B同時斷開相當(dāng)于汽車正常運行，所有指示燈都熄滅;A閉合、B斷開相當(dāng)于汽車左轉(zhuǎn)彎，左邊三個指示燈按左循環(huán)閃爍;A斷開、B閉合相當(dāng)于汽車右轉(zhuǎn)彎，右邊三個指示燈按右循環(huán)閃爍。“XFGI”頻率取60HZ比較合適。所以該設(shè)計基本具備了常用汽車尾燈控制的基本功能，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)彎，剎車指示的功能，具有一定的使用價值。