首页 > 文章中心 > 电路设计步骤

电路设计步骤

电路设计步骤

电路设计步骤范文第1篇

一、替代法测电阻

“曹冲称象”的故事流传至今,最为人称道的是曹冲采用的替代法,他把船上的大象换成成石头,其他条件保持不变,使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石头的重。请尝试利用替代法解决下面的问题。

例 请用待测电阻Rx、一个标准的电阻箱(元件符号)、若干开关、干电池、导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表(电流表量程足够大),测量Rx的阻值。

(1)画出你设计的实验电路图。

(2)写出实验步骤,并用字母表示需要测出的物理量。

(3)写出Rx的表达式:Rx=_____________________。

解析 (1)电路设计如图1和图2所示。

(2)实验步骤:

a. 用电流表测出通过Rx的电流为I。

b. 接上电阻箱R′,调节阻值使电流表的示数仍为I。

(3)待测电阻Rx=R′。

二、伏安法测电阻

伏安法是电阻测量的最基本方法,其基本原理是部分电路的欧姆定律,即用伏特表测出电阻两端的电压,用安培表测出流过电阻的电流,根据R=测算出电阻。

实验原理:Rx=。(如图3所示)

实验步骤:

a. 测出通过Rx的电流为Ix 。

b. 测出Rx两端的电压为Ux 。

c. 根据欧姆定律求出待测电阻的阻值。

三、在电阻测量时,电表不全

1. 只有电流表,无电压表

例 请用待测电阻Rx、已知阻值的定值电阻R0(或已知最大值的滑动变阻器)、电流表一只、若干开关、干电池,测量Rx的阻值。

(1)画出你设计的实验电路图。

(2)写出实验步骤,并用字母表示需要测出的物理量。

(3)写出Rx的表达式:Rx=________________。

解析 方法一:(1)电路设计如图4所示。

(2)实验步骤:

a. S闭合测出R0的电流为I0:U=I0×R0。

b. 测出Rx的电流为Ix:U=Ix×Rx。

(3)待测电阻Rx=I0×。

方法二:(1)电路设计如图5所示。

(2)实验步骤:

a. S1闭合,S2断开,电流表的示数为I1:U=I1×Rx。

b. S2闭合,S1断开,电流表的示数为I2:U=I2×R0。

(3)待测电阻Rx=I2×。

方法三:(1)电路设计如图6所示。

(2)实验步骤:

a. S1闭合,S2断开,电流表的示数为I:U=I×Rx 。

b. S2、S1都闭合,电流表的示数为I2:U=(I2-I1)×R0 。

I1×Rx=(I2-I1)×R0, Rx=。

(3)待测电阻Rx=。

方法四:(1)电路设计如图7所示。

(2)实验步骤:

a. S接a时电流表的示数为Ia:U=I×Rx 。

b. S接b时电流表的示数为Ib:U=Ib×Rx 。

(3)待测电阻Rx=Ia×。

另一:只有电流表和定值电阻串接能否测出待测电阻Rx呢?

解析 (1)电路设计如图8所示。

(2)实验步骤:

a. S1、S2都闭合,电流表的示数为I1:U=I1×Rx。

b. S1闭合,S2断开,电流表的示数为I2:U=I2×(Rx+R0)。

(3)待测电阻Rx=I2×。

另二:若没有定值电阻,有一个最大阻值为R0的滑动变阻器,能否测出待测电阻Rx呢?(有电流表)

解析 (1)电路设计如图9所示。

(2)实验步骤:

a. P到a时电流表的示数为Ia :U=I×Rx 。

b. P到b时电流表的示数为Ib :U=Ib×(Rx +R0)。

(3)待测电阻Rx=Ib×。

2. 只有电压表,无电流表

例 请用待测电阻Rx、已知阻值的定值电阻R0(或已知最大值的滑动变阻器)、电压表一只、若干开关、干电池,测量Rx的阻值。

(1)画出你设计的实验电路图。

(2)写出实验步骤,并用字母表示需要测出的物理量。

(3)写出Rx的表达式: Rx=_______________。

解析 方法一:(1)电路设计如图10所示。

(2)实验步骤:

a. S闭合,测出R0的电压为U0:I=。

b. 测出Rx的电压为Ux:I=。

(3)待测电阻Rx=Ux×。

方法二:(1)电路设计如图11所示。

(2)实验步骤:

a. S1、S2都闭合,电压表的示数为U1,即电源电压为U1。

b. S1闭合,S2断开,电压表的示数为U2。

I0=,Rx==(Ux=U1-U2,Ix=I0)。

(3)待测电阻Rx=。

方法三:(1)电路设计如图12所示。

(2)实验步骤:

a. S接a时电压表的示数为U1,即电源电压为U1。

b. S接b时电压表的示数为U2。

I0=,Rx==(Ux=U1-U2,I0=Ix)

(3)待测电阻Rx=。

另:若没有定值电阻,有一个最大阻值为R0的滑动变阻器,能否测出待测电阻Rx呢?(有电压表)

解析 (1)电路设计如图13所示。

(2)实验步骤:

a. P到a时电压表的示数为U1,即电源电压为U1 。

b. P到b时电压表的示数为U2 。

Ix=,R0==(U0=U1-U2,I0=Ix)

(3)待测电阻Rx=U2×。

电路设计步骤范文第2篇

(建东职业技术学院电子与电气工程系,江苏 常州 213000)

【摘 要】为了更好地培养高职院校学生的实践动手能力,面对高职自动化、电子信息工程、应用电子、机电一体化专业的学生,对现有的实训教学进行了设计研究,提出项目化的实训教学过程,提高实训教学效率和质量。以单片机实训教学项目为例,介绍了单片机应用实训的项目化教学过程实施,提高学生的实践创新能力。

关键词 实训;单片机;项目化

0 引言

51系列单片机在工业控制,便携式仪器仪表,家电电子等领域被广泛应用。通过不断升级使得51单片机功能更加强大,应用仍然很普遍。大多数高等职业院校在开设单片机实训课程时,实训项目大部分是利用现有的实验教学设备进行训练。由于教学设备是成品,线路大多在成品电路板中已经设计好了,从外部根本看不到电路是如何连接的,且生产商很少配备完整的电路原理图,学生在做实训时,要求连的线很少,很难参与到电路设计的细节中,动手能力也就很难在实训课程中得到训练和提高。而且传统教学过程中未引入工程项目实践设计,导致学生缺乏整体设计能力,动手能力普遍较差。

基于该课程应用性较强的特点,必须把实验和实践教学环节作为学习的关键。通过总结近年实践教学的经验,本文将通过过程项目化教学开展实训,使学生直接参与到项目过程中,以真实的工作过程及工作步骤为依据,融合“教、学、做”一体化的教学手段,用以提高学生的单片机系统设计的动手能力。

本文以简易音乐播放器设计项目为例讲解单片机应用实训的项目化教学实施。

1 任务引入

该项目任务设计一个简易的音乐播放器,硬件电路如图1所示,图1是由单片机最小系统,独立式按键电路、数码管控制电路及蜂鸣器电路组成,通过对该项目的proteus仿真实现,学生可以锻炼综合运用按键、数码管及蜂鸣器的软硬件设计方案。在图1中,利用K1按键对选定播放的音乐段,在播放的过程中可用此按键暂停;用K2按键选择待播放的几段音乐中的一段;数码管显示当前系统所播放的是选中的是第几段音乐。该项目硬件电路设计实际上并不复杂,软件编程主要是单片机定时器技术、中断技术的应用。教师可以通过对音乐索引和节拍产生原理的讲解,让学生掌握每个高脉冲或低脉冲的延时形成某种频率的声音输出方法,每个不同频率声音输出的时间长短形成节拍的方法,以及高低音的产生方法。

通过硬件和软件的设计和学习,该项目实施并不复杂,但涉及到学生学习过的课程门类还是比较多的,学生必须通过对Protel课程、C语言课程、单片机课程与音频产生知识等相结合,把单门课程动手实训转换为以实际工作环境为导向的顺序工作过程,按照步骤学习的过程就变成了实际项目实施的工作过程,且学习的每一步骤是实实在在的工作过程,有效地将学生的理论知识、实践知识、职业态度和情感等内容整合成相对完整的有机系统。

2 项目实施步骤

通过项目的内容描述,使学生更加清楚地了解实训的目的,学生知道该做什么。结合实训,我们将对实施项目化的过程进行具体研究设计。

2.1 总体设计

根据简易音乐制作的工作顺序,对该实训项目进行总体设计,将整个实训过程分解成各个具体工作任务,然后整理成与各个分解内容相适应的八个步骤,实训时间为二周,内容如表1所示。

2.2 具体实施

表1很详细的给出了总体设计,这就要求我们教师必须对每一个工作步骤进行认真设计,让学生有明确的目标,引导学生对每个步骤进行思考和实践,这样可以较大地调动学生学习单片机的兴趣。

我们对实训班级进行分组,随机指定3~5人为一个小组,不允许自由组合。这样对以后学生的就业是有利,在企业的岗位上是没有资格挑选同事的,同时也能培养学生的团队协作能力。

如步骤五,教师设计时的主要内容有:1、学习目标2、工作内容3、教学设计4、教学材料。学生在这一步骤结束时,可以掌握KEIL软件的使用、汇编程序的编写、软件模拟调试的具体应用等相关实际工作内容。且每一个步骤完成后可以在表2中进行评价。

实训过程中的每一个步骤都必须与指导教师充分交流和探讨后方能进行下一步骤,虽然这样会增加实训指导老师的指导工作量,但可以从过程中很好地把握学生的完成情况,也让大多数学生能够完成项目的任务得到保障。

2.3 成绩评定

成绩评定的方式如表2所示,它可以很好地评价项目化教学过程中每位同学应该获得的成绩,也可以更好的与其它教学模式进行对比,从而体现出过程项目化教学的优势。以小组为单位,检查每个学生制作的产品是否满足设计要求,K2按键按下能否正常的选择所要播放的歌曲,K1按键按下能否正常的播放完一段完整的所选歌曲以及数码管能否正常显示所选歌曲的编号。以答辩方式进行考核,要求每位同学回答2到3个有关该项目制作过程中的软硬件设计、系统仿真制作以及实训体会等方面的问题,根据这些内容的完成情况由教师填写教师评定成绩;小组互评内容在每个步骤完成后根据教师设计的每一步骤内容完成情况由小组集体评价填写相应的互评成绩,适当增加互评成绩在总成绩中的比重,这样有利于对同一水平的产品发现问题和解决问题,让同学之间进行对比,加深学生对项目实施过程中的产生问题的印象;自评内容是每位同学自己在每次步骤完成后,根据教师设计的每一步骤内容完成情况进行打分,并给出各个步骤的说明。每位同学的最终综合成绩=教师评定成绩*30%+小组互评*50%+自评*20%。

3 结语

通过以上对单片机实训方法的改革探索和实践,形成了以学生为主体、教师为主导的教学课堂,形成了讲与练相结合、教与学互动的教学模式。教学效果已有明显改善。学生的学习兴趣得到了提高,学生在实训的过程中能积极思考,发现问题并解决问题。学生的知识体系在真实的工作过程中,在小组协作的过程中得以建立。这不仅培养了学生的专业能力、社交能力、团队精神,同时也增强了学生的自信心。当然,教学改革是一项长期和系统的工程,我们将继续努力,培养符合社会需求、更加优秀的相关专业人才。

参考文献

[1]刘燎原,孙秋波.Proteus软件在单片机项目教学中的应用[J].徐州建筑职业技术学院学报.

电路设计步骤范文第3篇

[关键词] 形式变化 策略与方法 说明的内

一、中考实验考查的形式变化

新课标对学生的培养方向更趋向于能力的培养,更趋向于运用物理知识解决问题的能力和方法的培养,这方面的变化从近几年的中考实验题的考查形式可见一斑.以前,实验的考查形式偏向于实验操作技能,偏重于测量性实验,根据实验现象,数据归纳出已知结论,随着新课程的改革,要求学生要从简单的模仿者转化为富有创造力的创新者,实验的考查也从简单的操作,读值转向应用物理知识设计实验的例如2005年中考题33。某同学利用图14所示电路进行实验,记录数据如下表:

(1)根据表中实验次数1、2、3的数据,分析电流跟电压的关系可以初步得到:( )

(2)根据表中实验次数245的数据,分析电流跟电阻的关系,可初步得出()

2008海淀一模35.实验桌上有如下器材:符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、单刀单掷开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。要求从实验桌上选择适当器材,在实验过程中不能拆改电流表的接线,请设计一个实验证明:“在电阻两端电压保持不变时,通过电阻的电流与该电阻的阻值成反比”。请画出实验电路图,并写出实验步骤。

(1)实验电路图:

(2)实验步骤

同样是考查欧姆定律的问题,近几年发生很大变化,不再是操作,读值,归纳,总结,而是以所学的知识为基础,进行实验设计,这种变化,对于学生的能力提出了更高的要求,这既是新课标的要求,又有利于学生的终身发展,学会设计实验的方法非常必要

二、实验设计的策略与方法

1.实验设计的方法

虽然实验设计对于学生的能力要求较高,但是,它还是以物理知识为基础.因此,首先要明确所要设计的实验应用了什么物理知识,其次,鉴于初中学生的认知水平和知识储备,所要设计的实验内容一般不会很开放.都是学生了解的规律,根据这些方面,在做实验设计的题目时,可以按以下步骤进行

(1)明确要探究的问题是什么?(公式或具体内容)

(2)找出自变量(即变化的因素)寻找改变自变量的方法,用什么仪器如何测量自变量

(3)找出因变量(即探究的问题)用什么仪器如何测量或观察因变量

(4)明确要控制的变量,找出控制其不变的方法

例1实验桌上有如下器材:符合实验要求的电源一个,电流表和电压表各一只,开关一个,各种阻值已知的定值电阻,导线若干。设计一个实验证明:当通过电阻的电流保持不变时,电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比,画出电路图,写出实验步骤,设计出实验表格

(1)探究的问题:当通过电阻的电流保持不变时,电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比

(2)自变量:(电阻) 如何改变自变量(多个阻值不同的电阻或电阻箱)(阻值已知)

(3)因变量:(电功率) 如何测量或观察因变量(伏安法测电功率)

(4)控制变量:电流如何控制其不变(串联_或用滑动变阻器)

2.实验电路图:(下图)

3.实验步骤

①按电路图将调好的电流表、电压表和六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6接入电路中,并把这六个电阻的阻值记录在表格中;

②闭合开关S,用电压表,电流表测出R1两端的电压 U1和通过R1的电流I1,并把数据记录在表格中;

③断开开关S,把电压表并联在R2两端,仿照步骤②,测出R2两端的电压U2和通过R2的电流I2,并把数据记录在表格中;

④仿照步骤③,分别测出电阻R3、R4、R5、R6两端的电压U3U4U5 U6和相应的电流I3 I4 I5I6,并把数据记录在表格中;

⑤根据公式 P=UI分别计算出R1、R2、R3、R4、R5和R6消耗的电功率P1P2P3P4P5P6,并把数据记录在表格中。

4.实验表格

5.实验步骤中必须说明的内容

(1)对于实验仪器要调节或说明已经调节好

(2)对于电路图要画出:按电路图连接实物

(3)电路所处状态要交代:开关断开或闭合

(4)注意的地方要说明:滑片放在最大值,电表示数与上次示数相同

(5)自变量的改变方法,因变量的测量(计算公式)控制变量的控制方法要说明

(6)说清楚:用什么,测什么,记为什么.记在哪

(7)实验数据记录表必须写明的内容

表头格式:物理量/单位(符号)

电路设计步骤范文第4篇

关键词:职业教育;整流电路;信息化教学;教学环境

中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)11(b)-0175-02

1教学背景分析

该课采用中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础与技能》,该讲课内容为其中项目六“直流稳压电源的制作”中的第一节内容—整流电路。该次授课对象是轨道交通技术专业二年级学生。在知识技能方面,具备整流和半波整流电路的知识;会用电子实验箱搭接半波整流电路;对半波整流电路有一定的分析能力。在学习中存在逻辑思维能力较弱,分析能力不强、计算能力较弱的学习障碍。在行为特征上,他们好奇心强,模仿能力强,善于动手实践,喜欢交流经验,并有很强地展现自我的欲望。

2教学目标与重难点

结合课程标准和学情分析,制订如下三维教学目标:(1)知识目标:掌握桥式整流电路的组成;理解桥式整流电路的工作原理。(2)能力目标:能使用万用表、示波器完成桥式整流电路输入电压、输出电压和波形的测量;会分析桥式整流电路中常见故障对电路的影响;会运用桥式整流电路输入、输出电压的公式进行计算。(3)情感态度价值观目标:培养学生团队协作能力;增强安全意识和爱护设备意识。依据课程标准兼顾以工作过程为导向的课程体系改革职教理念确定教学重点,结合学生具备的知识和能力,设立难点和教学关键点。(1)重点:桥式整流电路的组成;整流电路输出电压、电流的计算。(2)难点:桥式整流电路的工作原理及故障分析。

3教学方法及教学环境

采用教师为主导、学生为主体的任务驱动教学方式,借助信息化技术,让学生带着任务进行合作、探究学习,突出“做中学、做中教”的职业教育教学特色。实训环境:理实一体实训室。教学资源:学习平台、情境视频、任务单、电子电路仿真软件Multisim、PPT、无线投影、在线练习题、录像设备等。

4教学过程设计

环节一:创设情境引入项目。教师展示半波整流电路的波形图动画并提出问题:半波整流电路的缺点。学生通过观察课件中示波器的波形,并参阅教材共同讨论回答。然后教师展示桥式整流电路的输出波形图动画并提问如果现在需要给手机充电,整流电路部分应选择哪一个?学生观察分析后,阐述它们的不同点,从而引起学生兴趣,使学生的思维很快进入课堂学习状态,同时引入该次课内容。环节二:分组操作实施任务。教师讲解该节课的任务,确认桥式整流电路的实施方案。学生小组合作,接受学习任务,确定实施步骤。利用电子电路仿真软件Multisim,模拟桥式整流电路的组成,绘制桥式整流电路图。步骤一:搭接桥式整流电路,该步骤包含两个小活动。活动1:认识电路组成。学生在学习材料和动画中通过彩色图片,逐一将元件展示。二人合作,迅速将电路所需元部件在实验箱面板上找出,在任务单中记录操作时间。活动2:搭接电路。学生借助平台资源“桥式整流电路组成”,搭接电路。此过程中,教师强调电路搭接过程中的注意事项,并即时录像学生操作过程,以备评价。步骤二:测量整流电路输入输出电压。小组成员分工合作,完成桥式整流电路输入、输出电压的测量,填写任务单。通过实际的动手操作,强化理论知识,使学生熟练使用万用表测电路输入电压和输出电压。在此过程中,教师对学生操作情况进行实录,以备评价。步骤三:用示波器观察波形。借助平台资源中的示波器教学视频,学生组内合作,用示波器观察电路输入输出波形并记录在任务单上,教师即时录像学生操作过程。步骤四:分析电路,该步骤包含三个小活动。活动1:分析电路工作原理。学生借助学习平台中的“电路原理”动画,通过动画分析u2正半周、负半周时桥式整流电路的工作过程,并填写学习任务单。活动2:计算输出电压和电流。学生观看学习平台动画并结合步骤二和步骤三的学习成果,理解并记住桥式整流电路的输出电压、电流计算公式,通过做习题进一步强化计算方法。这样可以有效地帮助学生对该次课重点知识的掌握。活动3:故障分析。学生利用电子电路仿真软件Multisim观察故障现象,分析故障主要原因。通过典型电路故障的原因分析,让学生进一步掌握桥式整流电路的组成,这是该课重点之一。对典型电路故障进行汇总,能有效地引导学生进行分析、思考,理解桥式整流电路的工作原理,提高学生电路分析能力。环节三:展示交流效果评价。整个学习过程采用过程评价、结果评价、学生自评、学生互评、教师评价等多种评价手段,使学生增强自信心,培养表达能力和评价能力。环节四:巩固知识自测练习。学生利用平台资源的自测练习环节,独立完成自测练习,巩固所学知识。通过这种方式,学生既能看到自己的进步,也看到不足,有利于下一轮教学的开展和课改思路的延续及深入进行。环节五:课后调查拓展任务。课后调查是利用课余时间进行,利用微信平台,提供实际电路图。学生从提供的实际电路图中,识读桥式整流电路,使教学过程能做到师生沟通无限、信息及时反馈。该教学设计通过学习平台,即电子技术基础与技能数字化资源共建共享,实现了学生知识技能的同步自主构建,并满足了学生个性化学习的需求。通过自测系统,使学生能够自主强化知识技能,同时老师通过该系统能快速了解教学目标的达成情况,并能及时做出针对性的辅导。通过课堂即时录像,使学生在组间评价打分的过程中,实现对知识技能的自主梳理和自主内化,同时也促进学生对搭接电路的操作规范有更进一步的了解。

参考文献

[1]黎加厚.教育技术教程-教育信息化时代的教与学[M].上海:华东师范大学出版社,2002.

[2]陈振源.电子技术基础与技能[M].北京:高等教育出版社,2008.

电路设计步骤范文第5篇

关键词:模8计数器 Multisim2001 交通灯控制器 BCD码显示器

中图分类号:TN702 文献标识码:B 文章编号:1007-9416(2012)01-0001-03

1、交通灯控制器的功能及要求

设计目标及任务分析。

本设计的交通灯系统工作的十字路口由A、B两条交叉的道路组成,要求实现的控制过程为:

A街道绿灯亮,同时B街道红灯亮,保持3秒;3秒后A街道绿灯熄灭,黄灯亮,保持1秒;1秒后A街道黄灯与B街道红灯同时熄灭,继而A街道红等亮,B街道绿灯亮,并保持3秒;3秒后B街道绿灯熄灭,黄灯亮,保持1秒;1秒后A街道红灯与B街道黄灯同时熄灭,继而A街道绿灯与B街道红灯亮。依照上述过程如此循环。

路通灯控制系统与其他控制系统一样,划分为控制器和受控电路两部分。根据交通灯控制器的设计要求,本课题需要实现一个8秒的周期循环控制。整个系统由一个模8计数器和6个交通灯组成,为了更直观地观察模8计数器工作过程及交通灯的受控状态,电路中接入BCD码显示其显示循环过程。

2、交通灯控制器数字电路设计

2.1 模8计数器设计

74LS160 是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器,功能管脚图及功能说明分别如图1和表1所示。

因为74LS160兼有异步置零和同步预置数功能,所以置零法和置数法均可采用。图2所示电路是采用异步置零法接成的八进制计数器。由于要产生8s的控制信号,所以CLK端输入1Hz的脉冲信号,而8s一循环相当于摸8计数器,即0000-0111,当计数器计成QDQCQBQA=1000状态时,非门74LS04D将QD=1的信号转化为低电平信号给CLR端,将计数器置零,QDQCQBQA回到0000状态。

2.2 显示电路

译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号或另外一个代码。在数字测量仪表和各种数字系统中得到广泛的采用,一方面供人们直接读取测量和运算的结果;另一方面用于监视数字系统的工作情况。

本逻辑系统电路采用CTCMOSIC,这是一种采用CMOS-TTL混合集成工艺的CMOS逻辑电路。因此,它既具有一般COMS集成电路的各种特点,还具有一般CMOSIC所欠缺的强驱动特性,即所谓的低能耗、强驱动的特性,是一种COMS-TTL兼容的集成电路,具有静电功耗低(一般为微瓦数量级);电源电压范围宽(4~15V),适宜与各种电平的电路相匹配;抗噪声能力大。直流噪声容限可达45%电源电压;负载能力强,可直接匹配驱动LED数码管等特点。完成的设计的电路图如图3所示。

2.3 交通灯逻辑表达式的设计

首先对A街道绿灯(GA)的设计进行分析。根据设计要求GA的时序波形如图4a)所示;根据波形图得到GA真值表,如表2所示;得到真值表后可以根据卡诺图的步骤进行卡诺图化简如图6b)所示。

化简后的逻辑表达式为:

同理可以得到A街道黄灯(YA)、A街道红灯(RA)、B街道绿灯(GB)、B街道黄灯(YB)、B街道红灯(RB)的化简后的逻辑表达式,分别为:

3、交通灯控制器电路实现及仿真

根据上述逻辑表达式,可以用门电路画出相应的电路图。在完成电路设计后就可以采用Multisim软件进行仿真分析,其步骤为:创建仿真电路原理图电路图选项的设置使用仿真仪器设定仿真分析方法启动Multisim仿真。

步骤一:按照常规方式从各元件库中调用元器件放置到电路窗口中,并按照已经计算好的参数对元器件进行相应的设置。Multisim的界面上的In Use List栏内列出了电路所使用的所有元器件,使用它可以检查所调用的元器件是否正确。放置完所有元器件后需要按照设计好的原理图对其进行线路连接,连接后的交通灯控制器电路如图5所示。

步骤二:正确连接电路及逻辑分析仪后启动Simulate菜单中的Run命令或者按下F5

步骤三:交通灯交替闪烁过程及时间显示功能的仿真结果。

如图6a)所示,上排的是A街道灯,下排是B街道灯,图6b)所示的是BCD码显示器,可以观察到的现象:BCD码显示器自0开始计数当计数到7时回到0重新计数,如此循环。与此同时A街道绿灯(GA)和B街道红灯(RB)同时亮,依照计数器的计数节奏3秒后,GA熄灭YA亮;1秒后YA与RB同时熄灭,RA与GB亮;随后相对于上半周期,3秒后GB熄灭YB 亮,并且在1秒后同RA一起熄灭。如此完成一个周期,再回到计数器0状态继续循环。

步骤四:通过逻辑分析仪对电路的工作情况进行分析,得到时序逻辑图,如图7a)所示为的仿真时序波形图,图7b)所示为的仿真时序波形图。逻辑分析仪窗口,自上到下的波形依次是,A街道绿灯(GA)、A 街道黄灯(YA)、A街道红灯(RA)、B街道绿灯(GB)、B街道黄灯(YB)B街道红灯(RB)。

注意事项:Simulate菜单中的Default Instrument Settings...命令,在打开的Default Instrument Settings对话框中选择“Real”或“Ideal”可调整仿真速度。逻辑分析仪的时钟设置为1Hz。

4、结语

本课题是为十字路通灯的控制而设计的,可以实现交通控制的自动化。结合课题设计的要求,确立了一个基于74LS160计数器的交通灯控制器的设计方案。交通灯控制器的设计采用的是时序逻辑电路的设计方法,按设计要求将同步十进制计数器构成为八进制计数器,通过对实际情况的分析,得出交通灯相应的时序波形图,之后得到真值表,最后通过卡诺图依次对各交通灯状态进行化简得出逻辑表达式,完成了整个设计。

为了进一步验证设计的正确性,本课题通过Multisim软件来创建电路原理图,然后再通过基本操作对电路仿真情况进行观察。通过仿真,可以看出仿真结果符合设计要求,结果正确,达到了预期的目的。

参考文献

[1]刘建沁.从零开始学电路仿真Multisim与电路设计Protsl技术[M].北京:国防工业出版社,2006.

[2]王冠华,王伊娜. Multisim 8电路设计应用[M].北京:国防工业出版社,2006.

[3]康华光.电子技术基础模拟部分(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[4]郑步生,吴渭.Multisim 2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.

[5]郭勇.EDA技术基础(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2006.

作者简介