畢業(yè)論文基于multisim10的車載信息燈電路設(shè)計(jì)制作與仿真分析

1、摘要I 密級(jí)： 公開(kāi) 基于Multisim10的車載信息燈電路設(shè)計(jì)制作與仿真分析摘要在任務(wù)要求中，通過(guò)使用Multisim10設(shè)計(jì)中小規(guī)模集成電路，并且實(shí)現(xiàn)其所有功能。如：流動(dòng)文字式發(fā)光；依次增加式發(fā)光；三次整體閃爍式發(fā)光。本車載信息燈用于顯示信息以及車輛行駛的指引，例如可以作為減速警示信號(hào)。最后，利用51單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)并制作多功能車載信息燈。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52RC為CPU，實(shí)現(xiàn)其所需要的功能。另外還設(shè)計(jì)了五個(gè)功能鍵，可以控制實(shí)物的復(fù)位、模式選擇暫停和加速減速。在這篇文章中，以車載信息燈控制電路為例，我們介紹以Multisim10為基礎(chǔ)的電路設(shè)計(jì)與仿真模擬。關(guān)鍵詞：車載信息燈；電路

2、設(shè)計(jì)；仿真；555定時(shí)器；移位寄存器。Abstract第二章 Multisim10的介紹與發(fā)展2.1 關(guān)于Multisim的介紹美國(guó)國(guó)家儀器(NI)推出一種仿真工具-Multisim，它是針對(duì)微軟公司的Windows系統(tǒng)所制作對(duì)的仿真軟件，許多電路仿真與設(shè)計(jì)都需要它。它涵蓋了所需要的電路設(shè)計(jì)圖，它擁有較為強(qiáng)大的仿真功能。在Windows系統(tǒng)下，Multisim10軟件可以創(chuàng)造一個(gè)完善的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它將原理圖的構(gòu)造都能夠完整呈現(xiàn)到Multisim窗口中。構(gòu)建真實(shí)的電路時(shí)，通過(guò)Multisim10仿真進(jìn)行虛擬測(cè)試，可讓測(cè)試和技能更加準(zhǔn)確，增加容量測(cè)試，讓試驗(yàn)有較為真實(shí)的內(nèi)容，并且節(jié)約了試驗(yàn)資源，

3、還可以提高了實(shí)驗(yàn)的效率。快速發(fā)展的電子和PC行業(yè)，引領(lǐng)著電子技術(shù)高速成長(zhǎng)，不管是人才需求還是技術(shù)需求，都更加EDA技術(shù)的重要性。EDA現(xiàn)在開(kāi)始慢慢的變的普遍，慢慢的被人們所接受和使用，當(dāng)然，它的普遍使用離不開(kāi)EDA技術(shù)方面的成熟。這樣就使得EDA技術(shù)在諸如教育、設(shè)計(jì)、商業(yè)、教學(xué)等行業(yè)展現(xiàn)出的舉足輕重的作用?，F(xiàn)在市面上出現(xiàn)了一種操作極其便捷的特別適合專業(yè)的電子信息工程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的一種仿真EDA的工具，名叫Multisim，這個(gè)軟件使用圖形建造電路的方法，和EDA使用形象特別逼真。由于Multisim的適應(yīng)教學(xué)性，所以已經(jīng)有很多大學(xué)都有開(kāi)立這門課程，使它得到廣泛的應(yīng)用。一場(chǎng)工業(yè)設(shè)計(jì)和制作的革命，由

4、于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用正積極的開(kāi)展，EDA是現(xiàn)代信息技術(shù)與電子技術(shù)發(fā)展的成果。設(shè)計(jì)師能夠通過(guò)Multisim得到實(shí)用的工具，同時(shí)也有虛擬電子實(shí)驗(yàn)室和電子創(chuàng)作工作平臺(tái)之稱。主要是因?yàn)镋DA有許多的工具軟件，并且在許多不同的領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計(jì)。Multisim可以提供功能猛的虛擬儀器，裝備全的元器件，還有各種各樣的分析方法。許多大件的元器件庫(kù)，例如：高頻類元器件發(fā)展為機(jī)電類元器件，模擬器件發(fā)展為數(shù)字器件，無(wú)源器件發(fā)展為有源器件，分立元件發(fā)展為集成元件。通過(guò)精密裝備分析電路的穩(wěn)定性和靈敏性，可以清晰的掌握電路的工作狀態(tài)。Multisim用于在“數(shù)字電子技術(shù)”、“電路基礎(chǔ)”、“模擬電子技

5、術(shù)”等電子事件教學(xué)里當(dāng)做基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)，能將電子實(shí)驗(yàn)室更好的想結(jié)合。也可以作為一個(gè)專業(yè)的軟件來(lái)模擬電路工作的實(shí)際分析，設(shè)計(jì)出的錯(cuò)誤將盡可能在生產(chǎn)前盡可能地找出。通過(guò)計(jì)算機(jī)，Multisim似乎像一個(gè)電子測(cè)試臺(tái)，所需組件和測(cè)試儀器在組件庫(kù)中找到的仿真需求，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)可以連接線。軟件器具上展示的操作方法和控制界面和實(shí)物非常相向，測(cè)試出來(lái)的曲線波形圖、數(shù)據(jù)也就跟在真正的機(jī)器上看到的一樣。 在如今的如此科技化時(shí)代里，人們的設(shè)計(jì)出各種各樣的仿真軟件，但Multisim與其他仿真軟件不同的是，它不僅具備電豐富路仿真分析能力，對(duì)于新手來(lái)說(shuō)非常容易上手，還擁有強(qiáng)大的器件庫(kù)等其他軟件所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)

6、，在具備專業(yè)軟件工具優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還具有教學(xué)軟件的特點(diǎn)，適合于教學(xué)，可以幫助學(xué)生理解電路理論和行為。為了更好解決實(shí)際教學(xué)和動(dòng)手能力想結(jié)合，Multisim在這方面有著優(yōu)越的表現(xiàn)。學(xué)生通過(guò)Multisim輕松地將理論知識(shí)與實(shí)際計(jì)算機(jī)模擬，并可以利用虛擬儀器技術(shù)來(lái)創(chuàng)建自己的工具，提高學(xué)生對(duì)電子電工技術(shù)的熟練程度。之前的電子教學(xué)授課往往比較單一，只有授課和實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)步驟，通過(guò)仿真軟件，可以有效的將教學(xué)與實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生能夠更清晰理解理論知識(shí)，這是相輔相成的。2.2 國(guó)內(nèi)外Multisim的發(fā)展與研究Multisim可以讓設(shè)計(jì)員更方便的構(gòu)建所需要的電路原理圖，以此來(lái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。Multisim通過(guò)仿

7、真的繁雜的電路圖，使得工程師不需要過(guò)多了解原理便可以快速地進(jìn)進(jìn)行理解與設(shè)計(jì)，同樣這也適合電子學(xué)教育。經(jīng)過(guò)Multisim的強(qiáng)大功能，通過(guò)Multisim，可以讓工程師和電子教師們更加快捷，方便的將原理圖進(jìn)行仿真，再來(lái)去設(shè)計(jì)與測(cè)試等流程。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較單一，相對(duì)于仿真平臺(tái)不容易理解,不利于學(xué)生自主創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是要學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法研究解決問(wèn)題，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新能力，為此應(yīng)多開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)。將Multisim帶進(jìn)課堂中，讓每一個(gè)學(xué)生都能夠自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了之前傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷。 Multisim運(yùn)用于各種實(shí)際電路中，例如： 在基于Multisim的城市交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)

8、的仿真，作者通過(guò)Multisim設(shè)計(jì)出交通信號(hào)燈定時(shí)控制設(shè)計(jì)方法的仿真設(shè)計(jì)，同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)單元進(jìn)行詳細(xì)的分析與實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的功能仿真。縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程思路來(lái)說(shuō)，作者通過(guò)EWB軟件設(shè)計(jì)，正是因?yàn)镸ultisim所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單明了，并且易于掌握，對(duì)于高校電子類學(xué)生來(lái)說(shuō)，這是最適合不過(guò)的仿真輔助軟件了。同樣，基于Multisim交通燈控制器設(shè)計(jì)仿真，將Multisim11仿真為基礎(chǔ)，仿真出關(guān)于交通燈的控制電路，其實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果要求對(duì)應(yīng)。而使用Multisim軟件可方便的使用各種器件并能靈活的對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使電子線路的設(shè)計(jì)變得便捷，更有利于實(shí)際問(wèn)題的解決?；贛ultisim彩燈循環(huán)閃

9、爍電路設(shè)計(jì)仿真中，把用單元電路本文（如定時(shí)器、譯碼顯示和加法計(jì)數(shù)器等）設(shè)計(jì)的彩燈循環(huán)閃爍電路與單元電路（如加法計(jì)數(shù)器、555定時(shí)器等）有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。通過(guò)把互聯(lián)網(wǎng)仿真軟件Multisim與電路設(shè)計(jì)結(jié)合的成功引入，使得電路設(shè)計(jì)、測(cè)試、仿真等接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)十分便利。也是后面一些瑣碎的任務(wù)，例如：性能參數(shù)仿真、設(shè)計(jì)電子線路，變的十分簡(jiǎn)單。也在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足與實(shí)驗(yàn)室元器件不夠等限制上實(shí)現(xiàn)了突破，想要能夠?qū)σ粋€(gè)問(wèn)題給出若干種不一樣的解決方法，提高自己的能力，需要學(xué)會(huì)就同一個(gè)問(wèn)題學(xué)會(huì)從不同角度去思考。Multisim10可以使電路設(shè)計(jì)過(guò)程更加簡(jiǎn)單而成為一種高效率報(bào)的仿真軟件，提供設(shè)計(jì)員更加直白的設(shè)計(jì)元器件。在

10、仿真平臺(tái)上，不懼怕電路元件，修改電路是很方便的，通過(guò)仿真測(cè)試，然后構(gòu)建的實(shí)際電路，起到事半功倍的效果。第三章 多功能車載信息燈的設(shè)計(jì) 第三章 多功能車載信息燈的設(shè)計(jì)3.1 基于Multisim10的車載信息燈電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求本車載信息燈用于顯示信息以及車輛行駛的指引，例如可以作為減速警示信號(hào)。在汽車后窗最顯眼的位置上面，放上信息燈，這樣可以相對(duì)減少發(fā)生交通事故的幾率。本次任務(wù)要求中，使用的是中小規(guī)模集成電路，并且實(shí)現(xiàn)其所有功能。任務(wù)要求：(1) 電源為5V，顯示信息為“STOP”。(2) 多功能車載信息燈顯示方式共有三種順序，如下：a. 流動(dòng)文字式發(fā)光；b. 依次增加式發(fā)光；c. 三次整體

11、閃爍式發(fā)光；此次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是如何實(shí)現(xiàn)流動(dòng)文字式、依次增加式和三次整體閃爍式等這三種發(fā)光順序的邏輯控制功能，所以，在此可采用4位環(huán)形計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，確定了系統(tǒng)的示意圖(圖3-1)。電路由電源電路、信息燈顯示電路、環(huán)形計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器及發(fā)光模式轉(zhuǎn)換控制電路這五個(gè)主要部分構(gòu)成的。 5V 5V電源電路信息燈顯示電路 環(huán)形計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器 發(fā)光模式轉(zhuǎn)換電路圖3-1 電路原理框圖3.2 各單元電路的設(shè)計(jì)3.2.1 5V電源電路一個(gè)好的系統(tǒng)，必須要有一個(gè)好的電源。在電源的選擇上，我們有多種選擇，這里我們使用5V的7805集成直流穩(wěn)壓電源的電路。由于7805三端穩(wěn)壓IC

12、內(nèi)部結(jié)構(gòu)含過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等能力，這使它具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性。使得7805集成能夠通過(guò)輸出電流在1A以上的，且溫度系數(shù)較為良好，所以被廣泛使用。3.2.2 時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器 本次仿真的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器電路具有復(fù)位功能，它是一個(gè)555定時(shí)器所設(shè)計(jì)出的多諧振蕩器。555定時(shí)器性能穩(wěn)定卻價(jià)格低廉，常作為定時(shí)器被廣泛的應(yīng)用于家用電器、儀表儀器、自動(dòng)控制及電子測(cè)量等方面。實(shí)現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路只需要通過(guò)外接幾個(gè)電容、電阻。兩個(gè)比較器確定了555的主要功能。放電管和RS觸發(fā)器的狀態(tài)由它們的輸出電壓控制。電壓施加在電源和地之間，此時(shí)若5腳處于懸空狀態(tài)，2VCC/3

13、為電壓比較器C1的同相輸入端電壓，此時(shí)C2的反相輸入端電壓為VCC/3。如果觸發(fā)輸入TR端與電壓相比VCC/3更小，那么比較器C2的輸出顯示為0，RS觸發(fā)器，輸出端都會(huì)為1。閾值輸入端TH的電壓若較2VCC/3高，并且TR端電壓是比VCC/3高，此時(shí)輸出C1變?yōu)?，C2為1，RS觸發(fā)器為0時(shí)，低電平輸出。它的定時(shí)元件，通過(guò)改變R1、R2的阻值或者C的電容值大小即可以調(diào)節(jié)時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度，繼而控制LED點(diǎn)陣發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短。接通電源時(shí)，555的3腳輸出高電平，同時(shí)，電源通過(guò)R1、R2給電容C充電，當(dāng)電壓達(dá)到555集成電路6腳的閾值電壓（2/3的電源電壓），電容的電量在555的7腳被放掉，3腳變成

14、低電平。當(dāng)電容的電壓降到1/3電源電壓時(shí)，3腳又變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)電源再次經(jīng)R1、R2向電容充電。這樣周而復(fù)始，從而形成振蕩，產(chǎn)生信號(hào)。振蕩周期的計(jì)算：振蕩周期T=T1+T2。T1為電容充電時(shí)間，T2為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間：T1=（R1+R2)Cln20.7（R1+R2)C放電時(shí)間：T2=R2Cln2矩形波的振蕩周期：T=T1+T2=ln2（R1+2R2)C0.7（R1+2R2)C若把電容C和R1、R2和值，這樣矩形波的頻率和周期便能由此而改變。3.2.3 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是一種的邏輯電路，在數(shù)字系統(tǒng)中對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)、控制和測(cè)量。它是一種具有分頻功能的且最簡(jiǎn)易基礎(chǔ)運(yùn)算。同時(shí)，其基本構(gòu)成如下圖2

15、-2所示：一系列的作用具有存儲(chǔ)信息功能的各類觸發(fā)器（有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器）構(gòu)成一系列的作用具有存儲(chǔ)信息功能的各類觸發(fā)器（有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器）構(gòu)成 計(jì)數(shù)單元 計(jì)數(shù)單元 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器 控制門 控制門圖3-2 計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器應(yīng)用非常普遍，比如對(duì)在數(shù)字儀器中統(tǒng)計(jì)脈沖次數(shù)，電子計(jì)算機(jī)的指令地址可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，等等。本次仿真用到的是74LS160D型號(hào)，如下圖2-3所示，脈沖輸入端為CLK；進(jìn)位信號(hào)輸出端為RCO；計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)端為ENP和ENT；異步清零端為CLR；接地為GND；接正電源VCC；置數(shù)端為L(zhǎng)OAD；數(shù)據(jù)輸入端為AD，計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端

16、為QAQD。74LS160D是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 圖3-3 74LS160D引腳和74LS160D邏輯符號(hào)圖3.2.4 移位寄存器移位寄存器基于一個(gè)觸發(fā)裝置在多個(gè)時(shí)間間隔相等的脈沖工作時(shí)，其效果不僅在于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，也可以使數(shù)據(jù)在時(shí)鐘作用下順次向左或向右移動(dòng)。在數(shù)字電路中，數(shù)據(jù)以串行或者并行的形式輸入移位寄存器，每段時(shí)間脈沖序列依次向一個(gè)方向（左或右）移動(dòng)1bit，在輸出端完成輸出，這種形式的稱之為一維的移位寄存器。與之相對(duì)應(yīng)的，還有多維，不同之處在于其原始數(shù)據(jù)存在一些列位，在這種情況下，需要有相同位數(shù)的移位寄存器進(jìn)行并聯(lián)。移位寄存器不僅能寄存數(shù)據(jù)，并可以使它們?cè)跁r(shí)鐘信號(hào)的作用下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的依次左移或右

17、移。 本次仿真使用74LS194四位雙向移位存器，如下圖3-4。其中，左移串行輸入端由SL控制，SR控制右移串行輸入端，并行輸入端由D0、D1控制，并行輸出端由Q0Q3控制，操作模式控制器由S1、S2控制，由CR控制直接無(wú)條件清零端，CP控制時(shí)鐘脈沖輸入端。移位寄存器將輸出傳送到它的串行輸入端，此時(shí)循環(huán)移位便可以產(chǎn)生。 圖3-4 74LS194引腳和74LS194邏輯符號(hào)圖3.2.5 流動(dòng)文字式發(fā)光電路由于發(fā)光文字移動(dòng)過(guò)程的流動(dòng)性，因此在流動(dòng)文字式發(fā)光實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要結(jié)合移位寄存器，才能發(fā)揮它流動(dòng)性的功效。能成功將流動(dòng)文字發(fā)光正是因?yàn)樗褂昧艘莆患拇嫫?。圖中按照字母S，T，O，P的順序依次發(fā)光，就

18、需要分別用四次移位寄存器。當(dāng)然原理很簡(jiǎn)單，就是每次發(fā)光使用一次移位寄存器只能有一個(gè)字母顯示出來(lái)，因此在這個(gè)過(guò)程中還需要做一個(gè)時(shí)鐘脈沖的數(shù)據(jù)。故而這種需要脈沖的移位寄存器還有另一種稱法，即環(huán)形計(jì)數(shù)器。3.2.6 整體電路電路原理，首先是由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器所產(chǎn)生的方波，這是由時(shí)鐘產(chǎn)生的信號(hào)，然后通過(guò)2個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)是方式，一個(gè)是循環(huán)方式，時(shí)鐘信號(hào)還用到移位寄存器，74LS194是一種循環(huán)信號(hào)，也就是通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)使計(jì)數(shù)器進(jìn)行記數(shù)，產(chǎn)生一種方式循環(huán)記數(shù)和方式的記數(shù)，通過(guò)這種方式循環(huán)的記數(shù)產(chǎn)生的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)74LS194移位寄存器工作方式，有移位和記數(shù)。然后信號(hào)發(fā)生在LED燈上，產(chǎn)生所需要的信

19、息燈閃爍方式。如下圖3-5所示：圖3-5 整體電路仿真圖表3-1 工作狀態(tài)表 74LS194循環(huán)方式 B A 計(jì)數(shù) DCBAS1 S2SL SR CLR 流動(dòng)文字式發(fā)光 0 0 0-4 00010 1* 0 1 依次增加式發(fā)光 0 1 0-4 00010 1* 1 1三次整體閃爍式發(fā)光 1 0 0-4 11111 1* * 注：當(dāng)計(jì)數(shù)為0（即0000）時(shí)，進(jìn)行對(duì)74LS194置數(shù)，然后在開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的控制。通過(guò)正確設(shè)計(jì)并控制組合這三種發(fā)光方式后，顯示電路和環(huán)形計(jì)數(shù)器之間必須組合譯碼器才能夠顯示出來(lái)。3.3 多功能車載信息燈電路的仿真和實(shí)現(xiàn)Multisim10能對(duì)每一個(gè)單元進(jìn)行仿真，并且在設(shè)計(jì)與

20、制作方面有較好的效果。每當(dāng)有脈沖式，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)矩形波。以下展示的便是流動(dòng)文字式發(fā)光、依次增加式發(fā)光、三次整體閃爍式發(fā)光的仿真示意圖，從圖中可以看出各電路的功能實(shí)現(xiàn)情況。圖3-6 流動(dòng)文字式發(fā)光圖圖3-7 依次增加式發(fā)光圖圖3-8 三次整體閃爍式發(fā)光圖圖3-9 555多諧振蕩器仿真圖圖3-10 控制電路仿真圖第四章 多功能車載信息燈的制作第四章 多功能車載信息燈的制作4.1 多功能車載信息燈的設(shè)計(jì)利用51單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)并制作多功能車載信息燈。4.2 多功能車載信息燈的要求（1）電源為5V，顯示信息為“STOP”。（2）多功能車載信息燈顯示方式共有五種順序，如下：a、流動(dòng)文字式發(fā)光；b、依次增加

21、式發(fā)光；c、三次整體閃爍式發(fā)光；d、滾動(dòng)文字式發(fā)光；f、以上四種合并發(fā)光；4.3 各單元電路的設(shè)計(jì)在本文中，采用了發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊，它采用了88模塊組合的模塊組成模塊，不僅對(duì)漢字、英文、圖像等進(jìn)行了分析，還可以顯示靜態(tài)、橫向滾動(dòng)、垂直滾動(dòng)和頁(yè)面顯示模式。單塊模塊控制驅(qū)動(dòng)12塊（最多可控制24塊）88點(diǎn)陣，共1648點(diǎn)陣（或3248點(diǎn)陣）?？梢杂扇我獯笃聊唤M成，而且效果好，耗電量小。為了在盡可能遠(yuǎn)的地方看得見(jiàn)文字，可以采用四個(gè)88個(gè)點(diǎn)的模塊方式組成文字，并將LED點(diǎn)陣安裝在最醒目的地方顯示“STOP”這4個(gè)字母以便提醒司機(jī)。4.3.2 單片機(jī)的選擇STC89C52RC，CMOS8位的控制器的一

22、種，它功耗低，性能高，所以本次設(shè)計(jì)采用該單片機(jī)的主要原因。另外，在單芯片上它擁有了8K字節(jié)系統(tǒng)，并且可編程Flash存儲(chǔ)器技術(shù)，在嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中，它能夠發(fā)揮出高效效果。如果在51單片機(jī)的基礎(chǔ)上傳統(tǒng)功能加強(qiáng)一些功能的話，那么就需要使用MCS-51內(nèi)核。很大程度降低制造過(guò)程的成本消耗，該控制器的軟件與硬件都與MCS-51是兼容的。在工作時(shí)高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)使得閃爍存儲(chǔ)器和多功能8位CPU能夠組合在同一個(gè)芯片中。之所以能在中國(guó)很快的被廣泛使用，正是因?yàn)镾TC89C52擁有其他單片機(jī)所不能及的功能，譬如擁有高效且靈活的應(yīng)用。STC89C52RC簡(jiǎn)介，RAM是512K，F(xiàn)lash是8K字節(jié)

23、。I/O口線為32位，看門狗定時(shí)器，4KB內(nèi)置的EPROM，MAX810為復(fù)位電路，定時(shí)/計(jì)數(shù)器具有3個(gè)16位，外部中斷共有4個(gè)，有一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（能夠兼容傳統(tǒng)51單片機(jī)的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。除此之外，當(dāng)STC89C52下降到0Hz時(shí)靜態(tài)邏輯操作，有兩種節(jié)電模式可供選擇。當(dāng)處于空閑模式時(shí)，中央處理器（CPU，Central Processing Unit）將會(huì)停止工作，于此同時(shí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、串口、RAM還可以繼續(xù)工作。在斷電保護(hù)下，可以有效保護(hù)的RAM內(nèi)容，防治振蕩器被凍結(jié)，但STC89C52RC會(huì)停止工作，直到下個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高的運(yùn)作頻率可達(dá)到35M

24、Hz，有6T和12T可供選擇。它的引腳和具體功能如下圖4-1、表4-1所示：圖4-1 STC89C52RC引腳圖 表4-1 STC89C52RC引腳功能序號(hào)引腳功能1VCC芯片電源，接+5V2VSS接地端3XTAL1晶體振蕩電路反相輸入端4XTAL2晶體振蕩電路反相輸出端5ALE鎖存P0口送出的低8位地址6PROG輸入編程脈沖7PSEN外ROM讀選通信號(hào)8RST復(fù)位信號(hào)輸入端9VPD在VCC掉電時(shí)，接備用電源10EA內(nèi)外ROM選擇端11VPP施加編程電源12P0數(shù)據(jù)總線口13P1專門供用戶使用的I/O口14P2專門供用戶使用的I/O口15P3第一功能使用時(shí)操作同P1口4.3.3 74HC595

25、的介紹74HC595在單片機(jī)系統(tǒng)中是常用的芯片之一，經(jīng)常用在點(diǎn)陣屏以及各種數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)芯片中，把串行的信號(hào)轉(zhuǎn)化為并行的信號(hào)。用74HC595可以節(jié)省單片機(jī)IO口資源，8個(gè)數(shù)碼管引腳只需要使用3個(gè)IO口控制，也具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，可以避免晶體管放大器的使用，這塊芯片是驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的神器，具有廣泛的應(yīng)用。74HC595是一個(gè)存儲(chǔ)器，并且具有8位移位寄存器，擁有硅結(jié)構(gòu)的三態(tài)輸出功能的CMOS器件。移位寄存器和內(nèi)存時(shí)鐘是彼此獨(dú)立的。74HC595每個(gè)引腳的說(shuō)明：并行數(shù)據(jù)輸出口為Q1Q7，為三態(tài)輸出管腳，即儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出口；SCLR為移位寄存器清零端；SI為數(shù)據(jù)線GND為電源地；SCK為數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘線

26、；RCK為輸出存儲(chǔ)器鎖存時(shí)鐘線；OE為輸出使能；SQH為串行數(shù)據(jù)輸出管腳；VCC為電源端。具體如下圖4-2：圖4-2 74HC595引腳圖其功能如下表4-2所示：表4-2 74HC595各引腳功能說(shuō)明輸入管腳 輸出管腳 SI SCKSCLR RCK OE X X X X H QAQH 輸出高阻 X X X X L QAQH 輸出有效值 X X L X X 移位寄存器清零 L 上沿 H X X 移位寄存器存儲(chǔ)L H 上沿 H X X 移位寄存器存儲(chǔ)H X 下沿 H X X 移位寄存器狀態(tài)保持 X X X 上沿 X 輸出存儲(chǔ)器鎖存移位寄存器中的狀態(tài)值 X X X 下沿 X 輸出存儲(chǔ)器狀態(tài)保持 圖4

27、-3 74HC595各引腳功能說(shuō)明圖 工作原理本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52RC為CPU，每個(gè)模塊可以1個(gè)字母，采用了4個(gè)88的共陽(yáng)的LED點(diǎn)陣屏模塊，點(diǎn)陣屏的共陽(yáng)端有單片機(jī)控制三極管到達(dá)5V電源的開(kāi)關(guān)，同時(shí)這些三極管的開(kāi)關(guān)控制著4個(gè)點(diǎn)陣的行，而本設(shè)計(jì)的列由單片機(jī)連接的4個(gè)74HC595的輸出來(lái)控制，1個(gè)74HC595控制1個(gè)點(diǎn)陣的8個(gè)列，需要顯示某個(gè)點(diǎn)陣的某個(gè)點(diǎn)時(shí)，單片機(jī)只需要控制對(duì)應(yīng)該行的三極管開(kāi)關(guān)，打開(kāi)該行的共陽(yáng)電源，然后單片機(jī)再控制對(duì)應(yīng)該點(diǎn)陣的74HC595的輸出，使該列為低，從而達(dá)到單片機(jī)使某行某列的點(diǎn)點(diǎn)亮的目的，為了顯示某個(gè)字母，我們只需要獲得該字母的88點(diǎn)陣編碼，然后根據(jù)編碼，由

28、單片機(jī)控制相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)點(diǎn)亮，而其他的點(diǎn)不點(diǎn)亮，即可顯示該字母，而且單片機(jī)通過(guò)選擇控制74HC595可以實(shí)現(xiàn)該字母顯示在第幾個(gè)點(diǎn)陣上，單片機(jī)循環(huán)掃描所有點(diǎn)陣的點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)所有點(diǎn)陣的顯示。另外還設(shè)計(jì)了五個(gè)功能鍵，可以控制實(shí)物的復(fù)位、模式選擇、暫停和加速減速。具體流程如下圖4-4所示： 圖4-4 工作原理流程圖第五章 總結(jié)與展望第五章 總結(jié)與展望隨著人們生活水平和物質(zhì)水平的不斷發(fā)展，安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此，有必要有車載信號(hào)燈。而且這項(xiàng)技術(shù)不僅用于車載信息燈，在很多方面可以用到，比如危險(xiǎn)房屋周邊亮警示燈，或者一切商業(yè)活動(dòng)都可以使用。本文采取的多功能車載信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)建立在Multisim10軟

29、件平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真演練，并結(jié)合單片機(jī)技術(shù)對(duì)多功能信號(hào)燈的設(shè)計(jì)與制作。Multisim軟件可方便的使用各種器件并能靈活的對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使電子線路的設(shè)計(jì)變得便捷，更有利于實(shí)際問(wèn)題的解決，使得演示結(jié)果與實(shí)際設(shè)計(jì)的要求相符。隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展及計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)已成為了分析和設(shè)計(jì)電路的一項(xiàng)有效工具，作為一項(xiàng)應(yīng)用科學(xué)、虛擬仿真技術(shù)，必須吸收、引用新知識(shí)和新技術(shù)，且該技術(shù)必須能用于虛擬仿真軟件來(lái)分析電路，改進(jìn)電路以及設(shè)計(jì)電路。該技術(shù)使得電路設(shè)計(jì)與仿真變得十分便捷，并提高我們解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。Multisim10軟件平臺(tái)提供充足的元器件庫(kù)以及有真實(shí)效應(yīng)的虛擬儀器，調(diào)整電路只需通

30、過(guò)控制電路元器件參數(shù)來(lái)操作，簡(jiǎn)單，方便，而且可控。另一方面，對(duì)于相對(duì)繁雜需要使用層次電路設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)中團(tuán)隊(duì)合作同樣必不可少，在大家共同研究商討的過(guò)程中潛移默化的理解了電路的設(shè)計(jì)理念等，還能加固大家團(tuán)隊(duì)精神。采用仿真虛擬儀器構(gòu)建真實(shí)電路，實(shí)現(xiàn)高能低耗的綠色經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)。因?yàn)闀r(shí)間的限制，本文研究并不是非常深入。在今后的研究中，將對(duì)多功能車載信息燈做一些優(yōu)化處理，比如增加距離感應(yīng)警報(bào)器，一旦車輛與其他物體距離太近時(shí)，可以產(chǎn)生警告，等。這是以后我將繼續(xù)研究的方向，并且將這一技術(shù)更加完善，更加智能。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 謝嘉奎，宣月清，馮軍電子線路（線性部分）M北京：高等教育出版社，2002，250-335

31、2 王毓銀數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)M北京：高等教育出版社，2005，126-1443 韋英華基于Multisim10的交通燈控制電路系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)J-科技信息2009，33-354 劉鳳新潘小莉基于VHDL的定時(shí)/計(jì)數(shù)芯片的設(shè)計(jì)J-微計(jì)算機(jī)應(yīng)用2004，25-285 郭麗穎基于Multisim的彩燈循環(huán)閃爍電路設(shè)計(jì)與仿真J實(shí)驗(yàn)室研究與探索，201076 鄭步生,吳渭Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用M北京:電子工業(yè)出版社，200227 曾素瓊EDA技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的探討J成都:實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 200528 洪海麗Multisim7軟件在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用J北京:全國(guó)高等學(xué)校電子技術(shù)

32、研究會(huì)論文集，200829 HYPERLINK :/s.wanfangdata /Paper.aspx?q=%e4%bd%9c%e8%80%85: t :/d.wanfangdata /Periodical/_blank Etsuro Hayahara HYPERLINK :/s.wanfangdata /Paper.aspx?q=%e4%bd%9c%e8%80%85: t :/d.wanfangdata /Periodical/_blank Kenichi Aoki HYPERLINK :/s.wanfangdata /Paper.aspx?q=%e4%bd%9c%e8%80%85: t :

33、/d.wanfangdata /Periodical/_blank Satoshi Hirano HYPERLINK :/d.wanfangdata /ExternalResource/xddzjs200907055%5e8 t :/d.wanfangdata /Periodical/_blank A Design of Delta-Sigma A-D Converter 2007，90(06)附錄附錄附錄A附錄A-多功能車載信息燈的原理圖、PCB圖及實(shí)物圖附錄B附錄B-物料清單（BOM）表ID名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量位置備注1直插電阻5.1K歐姆，1/4W8R1,R3,R5,R7,R9,R11,R13,R15 無(wú)正負(fù)極2100歐姆，1/4W8R2,R4,R6,R8,R10,R12,R14,R1632K歐姆，1/4W1R18410K歐姆，1/4W1R175直插電容電解電容，10uf2E1,E2長(zhǎng)腳為正極6瓷片電容，22pf2C1,C2無(wú)正負(fù)極7瓷片電容，1041C38直插晶振12Mhz，49S1X1無(wú)正負(fù)極9直插LED燈綠色LED1LE1長(zhǎng)腳為正極10芯片座DIP401U11、MC