基于Multisim的汽车尾灯电路仿真与设计

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摘要：汽车已经成为大家不可缺少的交通工具，但汽车在给我们带来便利的同时，也带来了许多交通事故。而在各类交通事故中，有许多事故就是因为汽车车灯故障引起的。本文运用Multisim13.0软件设计了一款汽车尾灯电路，整个系统由开关控制电路、计数器、译码器、显示驱动电路和脉冲信号发生器组成。通过仿真软件来构建电路，模拟仿真汽车左转、右转、临时刹车及正常行驶四种状态。

关键词：Multisim 汽车尾灯 仿真软件

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00

本文设计的汽车尾灯控制电路，使得车辆在进行转弯或者急刹车时能及时对其他车辆发出信号进行预警，可有效减少交通事故的发生。通过Multisim仿真软件对电路进行仿真设计，Multisim是美国国家仪器公司推出的原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，它秉承了其前身虚拟电子工作台软件易学易用、形象直观等优点，扩充了元件库，支持VHDL和Verilog HDL语言及单片机应用电路仿真与设计，增强了软件的仿真测试和分析功能，广泛应用于电子电路的教学与设计中。在电子设计中可以利用该软件实现计算机仿真设计与虚拟实验，验证电路是否达到设计的要求，设计与仿真实验可以同步进行，一边设计一边实验，不符合要求时可以随时进行修改、调试，实验中不需要消耗任何元器件，根据仿真实验的结果再进行实际电路的制作，大大节约了成本，缩短了产品的开发周期，是现代电子设计的有效方法。

1 电路设计要求

要求设计一个控制汽车尾灯的电路，用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车尾部左右两侧各三个灯），并用两个开关来控制汽车的运行状态，其中一个开关用于指示右转弯，另一个开关用于指示左转弯，如果两个开关都未接通，表示汽车处于正常行驶状态，如果两个开关都被接通，表示驾驶员遇到紧急情况，此时需要临时刹车，紧急闪烁车灯警示其他车辆和行人。电路的具体设计要求如下：

（1）当汽车正常行驶时，汽车尾灯全部熄灭。（2）当汽车向左转弯时，汽车左侧三个尾灯按顺序循环点亮。（3）当汽车向右转弯时，汽车右侧三个尾灯按顺序循环点亮。（4）当汽车临时刹车时，汽车后面六个尾灯一起明、暗闪烁。

2 电路设计分析

根据以上电路的设计要求可知，汽车尾灯有正常运行、左转弯、右转弯和临时刹车四种运行状态，需要用两个逻辑开关组合构成开关的控制端（此处用K1、K0表示），左侧的三个尾灯用D0、D1、D2表示，右侧的三个尾灯用D3、D4、D5表示，可以列出汽车尾灯运行状态关系表，如表1所示。

3 单元电路仿真设计

3.1 开关控制电路的仿真设计

开关控制电路通过开关K1、K0控制，选取异或门芯片74LS86N和与非门芯片74LS00N组成组合逻辑电路来实现对尾灯电路的整体控制；在电源库中选取100HZ/5V的脉冲作为电路的输入信号，用指示灯G、A表示译码控制和驱动控制两种输出状态。由此可以构建开关控制电路，如图2所示。

图2 开关控制电路

通过对开关K1、K2控制，可以仿真分析得出译码控制端G和驱动控制端A的现象，从图2可以看出：当开关K1低电平，K0高电平时，指示灯G和A均点亮，当开关断开、闭合的情况不同，则G和A的亮暗情况也有所变化，具体关系如表2所示。

3.2 尾灯电路的仿真设计

尾灯电路主要由计数器、译码器和显示驱动电路三部分组成。其中，计数器按三进制计数，用于左转弯、右转弯时控制三个尾灯按周期规律点亮，选取JK触发器74LS112N构成三进制计数器；译码器是对运行的状态进行译码，产生节拍脉冲输出，控制尾灯按循环顺序点亮，选取3线―8线译码器74LS138N构成译码电路；显示驱动电路用于驱动LED，选取与非门74LS00N构成显示驱动电路。尾灯电路中 JK触发器的时钟脉冲信号设定为100HZ/5V。由此可以构建尾灯电路，如图3所示。

根据表3的逻辑功能可以分析得出下面的结论。

（1）当K1=0，G=0，A=1，左侧尾灯和右侧尾灯均不亮，即汽车正常行驶。（2）当K1=0，G=1，A=1，左侧尾灯循环点亮，右侧尾灯不亮。（3）当K1=1，G=1，A=1，右侧尾灯循环点亮，左侧尾灯不亮。（4）当K1=1，G=0，A=CP，指示灯随CP的频率闪烁。

3.3 时钟脉冲信号

时钟脉冲信号源选用的是软件中的时钟电压源，其振荡频率设置在100HZ左右。也可以用555定时器外接电阻、电容元件构成多谐振荡器或用石英晶体多谐振荡器产生所要求的时钟脉冲信号。

3.4 总体电路的仿真设计

将前面设计好的开关控制电路和尾灯电路连接在一起后，就可以构成了完整的汽车尾灯控制电路系统。

4 结语

本文所设计的汽车尾灯电路结构简单、可靠性高、操作方便、成本低。应用Multisim13.0进行电子电路设计和仿真，可利用大量丰富的元器件库和实用的虚拟仪器，可改变电路元器件参数来调整电路，使之更好地接近设计要求，且操作简单、构建电路方便快捷、电路修改比较方便。在电路仿真设计完成后再去构建实际电路，从而大大的降低了使用成本，提高了电路设计的效率。

参考文献

[1] 张树峰.怎样使用汽车灯[J].实用汽车技术，2006（1）：13.

[2] 孙晓燕.基于multisim的电子电路课堂教学[J].现代电子技术，2006（24）：142-144.

[3] 任俊原，腾香，李金山.数字逻辑电路Multisim仿真技术[M].电子工业出版社，2013.

[4] 张新喜 等.Multisim10电路仿真及应用[M].机械工业出版社，2010.

收稿日期：2016-03-03

基金项目：本论文来源于江苏省职业技术教育学会2015-2016年度职业教育研究立项课题。《基于“云平台”的高职电子类专业“可应用性”课程改革实践与研究》（XHGZ2015018）。

作者简介：周建春（1977―），女，江苏苏州人，本科，毕业于南京农业大学，高校讲师，研究方向：应用电子。