實驗十三基于EWB軟件的交通燈仿真

實驗十三基于EWB軟件的交通燈仿真第1頁/共12頁一、實驗?zāi)康?.掌握Multisim8的基本操作方法。2.熟悉各種常用MSI時序邏輯電路功能和使用方法；掌握多片MSI時序邏輯電路級聯(lián)和功能擴(kuò)展技術(shù)；學(xué)會MSI數(shù)字電路分析方法、組裝和測試方法。二、數(shù)字頻率計原理數(shù)字頻率計的原理框圖如圖4.8.1所示，它由可控制的計數(shù)鎖存電路、譯碼顯示電路、石英晶體振蕩器及多級分頻電路、帶衰減器的放大整形電路和閘門電路等4個基本單元電路組成。第2頁/共12頁頻率計原理框圖如圖所示第3頁/共12頁三、系統(tǒng)組成1.衰減放大整形電路

衰減放大整形電路包括衰減器、跟隨器、放大器、施密特觸發(fā)器。它將正弦波輸入信號整形成同頻率方波，測試信號通過衰減開關(guān)選擇輸入衰減倍數(shù)，衰減器由分壓器構(gòu)成，幅值過大的被測信號經(jīng)過分壓器分壓送入后級放大器，以避免波形失真。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的射級跟隨器起阻抗變換作用，使輸入阻抗提高。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送到閘門以便計數(shù)。第4頁/共12頁2.石英晶體振蕩器和分頻器

若石英晶體振蕩器(如圖4.8.3)的振蕩頻率為4MHz，經(jīng)過分頻器，輸出頻率的周期范圍從。根據(jù)被測信號頻率的大小，通過閘門時基選擇開關(guān)選擇時基。時基信號經(jīng)過門控電路得到方波，其正脈寬時間控制閘門的開放時間。第5頁/共12頁3.可控制的計數(shù)鎖存、譯碼顯示電路

本電路由計數(shù)器、鎖存器、譯碼器、顯示器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成。其中計數(shù)器按十進(jìn)制計數(shù)。如果在系統(tǒng)中不接鎖存器，則顯示器上的顯示數(shù)字就會隨計數(shù)器的狀態(tài)不停地變化，只有在計數(shù)器停止計數(shù)時，顯示器上的顯示數(shù)字才能穩(wěn)定，所以，在計數(shù)器后邊必須接入鎖存器。鎖存器的工作是受單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制的，由圖4.8.2的波形關(guān)系可以看到。門控波形的下降沿，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1進(jìn)入暫態(tài)，單穩(wěn)態(tài)1暫態(tài)的上升沿作為鎖存器的鎖存(使能)脈沖。鎖存器在鎖存脈沖作用下，將門控信號周期內(nèi)的計數(shù)結(jié)果存儲起來，并隔離計數(shù)器對譯碼顯示的作用，同時把所存儲的狀態(tài)送入譯碼器進(jìn)行譯碼，在顯示器上得到穩(wěn)定的計數(shù)顯示。

第6頁/共12頁4.閘門電路

閘門電路由與門組成，該電路有兩個輸入端和一個輸出端，輸入端的一端，接門控信號，另一端接整形后的被測方波信號。閘門是否開通，受門控信號的控制，當(dāng)門控信號為高電平“1”時，閘門開啟；而門控信號為低電平“0”時，閘門關(guān)閉。顯然，只有在閘門開啟的時間內(nèi)，被測信號才能通過閘門進(jìn)入計數(shù)器，計數(shù)器計數(shù)時間就是閘門開啟時間?？梢?，門控信號的寬度一定時，閘門的輸出值正比于被測信號的頻率，通過計數(shù)顯示系統(tǒng)把閘門的輸出結(jié)果顯示出來，就可以得到被測信號的頻率。5.電子計數(shù)器測量周期

當(dāng)被測信號頻率比較低時，用測量周期的方法來測量頻率比直接測量頻率有更高的準(zhǔn)確度和分辨率，且便于測量過程自動化。該測量方法在許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中都得到普遍使用。圖4.8.4是用電子計數(shù)器測量信號周期的原理方框圖。第7頁/共12頁第8頁/共12頁四、實驗參考電路（1）控制時序產(chǎn)生電路圖4.8.5是由秒脈沖發(fā)生器（可由晶體振蕩器和多級分頻器組成）和可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)74LS123組成的控制時序產(chǎn)生電路。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖寬度為的定時脈沖，74LS123單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生鎖存和清零脈沖。（仿真軟件Multisim8的元件庫中，沒有74LS123單穩(wěn)態(tài)電路，可用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)電路）。第9頁/共12頁（2）計數(shù)、譯碼、顯示電路下圖是由十進(jìn)制計數(shù)器74LS160、4D鎖存器74LS175、7段顯示譯碼器74LS47及7段共陰極數(shù)碼管組成的計數(shù)、譯碼、顯示電路。在寬度內(nèi)計數(shù)器對計數(shù)脈沖進(jìn)行計數(shù),計數(shù)結(jié)果存入4D鎖存器，計數(shù)器被清零脈沖清零，譯碼顯示部分完成測量結(jié)果的顯示。第10頁/共12頁五、設(shè)計任務(wù)及要求（1）在Multisim8平臺上設(shè)計數(shù)字頻率計各單元電路。①可控制的計數(shù)、鎖存、譯碼顯示系統(tǒng)；②石英晶體振蕩器及分頻系統(tǒng)（可用Multisim8中的函數(shù)發(fā)生器替代）；③帶衰減器的放大整形系統(tǒng)（只用施密特觸發(fā)器整形，其余的用函數(shù)發(fā)生器替代）。（2）