【正文】 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。另外，利用基于 Multisim的交通管理系統(tǒng) 能夠 節(jié)省人力成本，減輕交通管理部門的壓力 ， 更加科學(xué)、高效地管理城市交通，服務(wù)市民。 本章首先給出了電路系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括電路系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的一般方法、設(shè)計(jì)步驟以及系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題；接著以交通管理系統(tǒng)為例，通過分析交通管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，按照綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法和步驟， 先進(jìn)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，再進(jìn)行原理電路的設(shè)計(jì)，包括總體路設(shè)計(jì)，包括總體電路設(shè)計(jì)和單元電路設(shè)計(jì)，給出了總體電路結(jié)構(gòu)圖和單元電路圖；最后用 Multisim 對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真分析，給出了復(fù)雜電路系統(tǒng)仿真分析的一般方法和步驟。 用 EDA 工具 ,電子工程師可以從概念、方法 、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)系統(tǒng) ,大量工作可以通過計(jì)算機(jī)來完成 ,并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出印刷板的整個(gè)過程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。 系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)步驟 確定電子線路的總體方案 認(rèn)真分析和研究課題的任務(wù)、要求和條件，查閱相關(guān)資料，利用有關(guān)的理論知識(shí)進(jìn)行方案的構(gòu)思，提出實(shí)現(xiàn)課題的原理和方法。系統(tǒng)原理框圖 只考慮從原理上如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求，其中每一部分只是原理功能的描述，其實(shí)現(xiàn)方法是多種多樣的。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中 有些問題難免考慮不周，甚至出錯(cuò)，且在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各單元電路實(shí)現(xiàn)的功能考慮較多，前后電路的配合可能放在次要的位置。一般來說，在用分立元件和集成電路都能實(shí)現(xiàn)所要求的功能時(shí)，優(yōu)先使用集成電路路。具體應(yīng)選用輸出是兩位 BCD 碼的減計(jì)數(shù)器。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 圖 交通管理系統(tǒng)電路原理控制框圖 單元電路設(shè)計(jì) 減計(jì)數(shù)控制器 可考慮選用 BCD 碼輸出的減計(jì)數(shù)器。在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步計(jì)為其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 圖 時(shí)間顯示電路 如圖 所示的電路中， 741LS48 為共陰極數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器，兩片 74LS48 分別接收兩片計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸出信號(hào)，通過譯碼以后，分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)共陰極數(shù)碼管，顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。 圖 黃燈閃動(dòng)控制電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 如圖 所示的電路由一個(gè)有 3 個(gè)輸入端的門電路構(gòu)成。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 初值輸入模塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟如下。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 總體電路的設(shè)計(jì)和仿真 總體電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟如下。 復(fù)雜電路系統(tǒng)仿真應(yīng)注意的事項(xiàng) ① 采用模塊化設(shè)計(jì)和封裝，先對(duì)單元電路模塊進(jìn)行仿真分析，再對(duì)總體電路進(jìn)行仿真分析，以提高仿真效率，并使總體電路簡單。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，寬容和博大的精神以及對(duì)學(xué)術(shù)的一絲不茍，對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求，給我留下了十分難忘的印象。 通過仿真設(shè)計(jì)與分析可以看出 ,用 Multisim8仿真軟件可方便地建立各 種設(shè)計(jì)電路 ,并能快速準(zhǔn)確地對(duì)電路性能進(jìn)行仿真分析 ,省去了用實(shí)際元器件安裝調(diào)試電路的過程 ,極大地提高了電路設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 ② 操作說明 ： 將開關(guān)幾切換到上 觸點(diǎn)，輸入高電子，系統(tǒng)為自動(dòng)運(yùn)行。 ③ 單擊存儲(chǔ)按鈕，將編輯的圖形文件存盤，文件名為 “計(jì)數(shù)譯碼模 塊電路． Ms8” [12]。 ① 創(chuàng)建電路。這種接法保證譯碼電路只識(shí)別 0 0 0 0 0 00 這 6 個(gè)代碼，而不至于將其他代碼（如 1 1 13 等）識(shí)別出來。設(shè)計(jì)時(shí)將計(jì)數(shù)器的高位片 接初值設(shè)定電路，低位片的初值置為0，這樣可設(shè)定 50、 60 這幾個(gè)初始值。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 圖 74LS192 各引腳功能 時(shí)序圖 時(shí)序說明： ① 加計(jì)數(shù)至 9，產(chǎn)生進(jìn)位輸出；減計(jì)數(shù)至 0，產(chǎn)生錯(cuò)位輸出。 當(dāng)系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，信號(hào)燈的顯示（周期為 60s）流程如圖 所示： 流程分為四個(gè)階段： 東西紅燈（南北 綠燈）亮。因此，該系統(tǒng)屬于控制類電子電路系統(tǒng)。 其次，要采取切實(shí)可行的辦法提高電路的穩(wěn)定性。經(jīng)過比較分析，綜合考慮擇優(yōu)選擇。在實(shí)際操作中，要視情況選用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 2 電路系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的原理 電路綜合設(shè)計(jì)的一般方法 要設(shè)計(jì)一個(gè)電子電路系統(tǒng)，首先要明確設(shè)計(jì)任務(wù)，深入了解系統(tǒng)功能、技術(shù)指標(biāo)和使用條件等，從而確定設(shè)計(jì)思想 和設(shè)計(jì)方法?；?Multisim 的交通管理系統(tǒng)為 車輛 導(dǎo)航 ，并綜合使用現(xiàn)代通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)，使交通管理部門能夠?qū)崟r(shí) 調(diào)度車輛 交通狀況，實(shí)行最優(yōu)化管理 ，可以有效地控制城市的交通流量，緩解交通堵塞等問題。 其次對(duì) 交通管理系統(tǒng) 中的 Multisim 定位技術(shù)進(jìn)行探討，研究了 Multisim 系統(tǒng)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及 Multisim 使用 的基本原理，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，重點(diǎn)對(duì) Multisim 在交通管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 做了詳細(xì)的分析，同時(shí)對(duì) Multisim 在電路仿真設(shè)計(jì)中的 功能進(jìn)行了介紹 。 在計(jì)算機(jī)硬件強(qiáng)有力的支持下 ,虛擬設(shè)備的研究開發(fā)與電路仿真的應(yīng)用也在迅猛地發(fā)展 ,電路仿真是利用 EDA 系統(tǒng)工具的模擬功能對(duì)電路環(huán)境和電路過程進(jìn)行仿真。對(duì)構(gòu)思的多個(gè)方案進(jìn)行分析比較和可行性論證，最后選取合理的方案。因此，要結(jié)合設(shè)計(jì)者的知識(shí)儲(chǔ)備和現(xiàn)有的器件條件，將原理框圖具體化。審核的主要內(nèi)容如下： ①級(jí)間電氣性能是否匹配，如阻抗、線性范圍、負(fù)載能力和電平等。 （ 3）采用標(biāo)準(zhǔn)接口 采用國際標(biāo)準(zhǔn)接口易于實(shí)現(xiàn)各種儀器設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)傳輸和通信，便于功能擴(kuò)展。 減計(jì)數(shù)至小于等于 5s，黃燈閃動(dòng)。選用兩片 74LS192 構(gòu)成計(jì)數(shù)控制器，計(jì)數(shù)器74LS192 的邏輯符號(hào)和功能引腳時(shí)序圖分別如圖 和圖 所示。 秒脈沖和半秒脈沖發(fā)生器 秒脈沖和半秒脈沖發(fā)生器電路如圖 所示。 兩片 74LS48 的控制信號(hào)連接如圖 8 所示，這樣能做到高位滅零，如計(jì)數(shù)結(jié)果為 07高位滅零以后只顯示 7。當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)控制時(shí)，手動(dòng)／自動(dòng)選擇信號(hào)為低電平，與門被封鎖，其他信號(hào)不能通過門電路，黃燈熄滅；當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)控制時(shí)，手動(dòng)／自動(dòng)選擇信號(hào)為高電平，與門被打開，其他信號(hào)能通過門電路，這樣可控制黃燈以 2Hz 頻率閃動(dòng)。 ① 創(chuàng)建電路。 ① 放置模塊電路。 ② 在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于輸入（如開關(guān)）、輸出部件（如 LED 數(shù)碼管、指示燈、虛擬測(cè)量儀 器）等不進(jìn)行封裝操作，以便在總體電路中，容易觀察和調(diào)整輸入輸出結(jié)集。這些將成為我今后學(xué)習(xí)、生活、工作的榜樣。 總的來說， 基于 Multisim的交通管理系統(tǒng) 是 良好的應(yīng)用軟件。 圖 交通管理系統(tǒng)總體電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 仿真分析和操作說明 ①仿真運(yùn)行：單擊運(yùn)行按鈕，進(jìn)行仿真分析，觀察仿真結(jié)果。 ② 添加模塊的輸入輸出引腳，在如圖 15 所示的電路中，左下 3 個(gè)引腳接初值設(shè)定輸入；RESET 為 復(fù)位清零輸入信號(hào)； CLOCKI 為輸入信號(hào)，接計(jì)數(shù)脈沖（秒脈沖）；引腳 H01～H04， L01～ L04 分別接 842lBCDLED 數(shù)碼管； 00YIMA 和 SSYIMA 分別為 00 譯碼輸出和 5 秒譯碼輸出。 時(shí)鐘產(chǎn)生模塊的設(shè)計(jì)和封裝 設(shè)計(jì)步驟如下。 圖 5秒譯碼和 00譯碼電路 在如圖 所示的電路中，用 3 個(gè)或門 74LS32 對(duì)高位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行邏輯或運(yùn)算輸出接至譯碼器 74LS138 的～ G2A 端，低位計(jì)數(shù)器 QD 接至譯碼器 74LS138的～ G2B 端， QA、 QB、 QC 分別接至譯碼器 74LS138 的 A、 B、 C3 個(gè)輸入端。 初值設(shè)定電路 按設(shè)計(jì)要求，顯示時(shí)間能在 20～ 60S 范圍內(nèi)按 10S 間隔由人工設(shè)定，初值設(shè)定電路至少要輸入 5 個(gè)初始值。 圖 74LS192 邏輯符號(hào) 依據(jù) 74LS192 的功能時(shí)序，可用兩片 74LS192 芯片構(gòu)成減計(jì)數(shù)控制器，如圖 所示 。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，因此應(yīng)該有 “手動(dòng) /自動(dòng)電路 ”達(dá)到控制調(diào)換的功能。 交通管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 通過對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和功能分析，系統(tǒng)要控制紅綠燈的交替、控制時(shí)間牌顯示、控制黃燈閃動(dòng)、有手動(dòng)和自動(dòng)控制。有條件的話需通過仿真來驗(yàn)證。確定元器件參數(shù)后，經(jīng)優(yōu)化選擇分析，選擇元器件的型號(hào)。但閉環(huán)系統(tǒng)比開環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜 ，成本高，調(diào)試也比較困難。 Multisim8 軟件專門用于電路仿真，是迄今為止使用最方便、最直觀的仿真軟件，增加了大量的 VHDL 元件模型，可以仿真更復(fù)雜的數(shù)字元件，在保留了 EWB 形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大大增強(qiáng)了軟件的仿真測(cè)試和分析功能，大大擴(kuò)充了元件庫中的元件的數(shù)目，特別是增加了大量與實(shí)際元件對(duì)應(yīng)的元件模型，使得仿真設(shè)計(jì)的結(jié)果更精確、更可靠、更具有實(shí)用性。因此，如何科學(xué)地管理和控制車輛，保證交通暢通、改善道路安全和提高整個(gè)交通系統(tǒng)的效益己經(jīng)成為交通管理部門急待解決的問題。 最后，對(duì)系統(tǒng)的 性能進(jìn)行了可行性分析論證。這個(gè)工作對(duì)應(yīng)著傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)的電路搭試和性能測(cè)試 ,由于不需要真實(shí)電路環(huán)境的介入 ,因此 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 花費(fèi)少、效率高 ,而且結(jié)果快捷、準(zhǔn)確、形象。