基于Multisim的電子電路應(yīng)用實例開發(fā)

第9章基于Multisim的電子電路應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

本章首先簡介了電子電路應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法、步驟及注意事項，并以交通管理系統(tǒng)和多路搶答器的設(shè)計為例，介紹了基于Multisim的電子電路應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)的全過程。最后簡單總結(jié)了復(fù)雜電子電路系統(tǒng)仿真設(shè)計時應(yīng)注意的問題。9.1電子電路系統(tǒng)設(shè)計概述9.1.1電子電路系統(tǒng)設(shè)計的一般方法⑴方案論證和方案設(shè)計⑵設(shè)計系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序⑶安裝調(diào)試9.1.2電子電路系統(tǒng)設(shè)計步驟1確定電子電路系統(tǒng)的總體方案2電子電路系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計3電子電路系統(tǒng)的仿真分析9.2基于電子電路控制方式的交通管理系統(tǒng)設(shè)計9.2.1交通管理系統(tǒng)的設(shè)計要求⑴紅綠燈管理要求⑵時間牌管理⑶給定條件9.2.2交通管理系統(tǒng)的工作原理和單元電路設(shè)計1交通管理系統(tǒng)方案設(shè)計圖9-2交通管理系統(tǒng)控制方案組成框圖2交通管理系統(tǒng)原理設(shè)計圖9-4交通管理系統(tǒng)電路原理控制框圖

3單元電路設(shè)計⑴減計數(shù)控制器圖9-574LS192邏輯符號

圖9-674LS192各引腳功能時序圖

依據(jù)74LS192的功能時序，可用兩片74LS192芯片構(gòu)成減計數(shù)控制器，如圖9-7所示。圖9-7兩片74LS192構(gòu)成的減計數(shù)控制器

⑵秒脈沖和半秒脈沖發(fā)生器圖9-8秒脈沖和半秒脈沖發(fā)生器圖9-9秒脈沖和半秒脈沖發(fā)生器的測量結(jié)果⑶初值設(shè)定電路①直接用開關(guān)組成初值設(shè)定電路圖9-10直接用開關(guān)組成初值設(shè)定電路②用單刀多擲開關(guān)和編碼器組成初值設(shè)定電路圖9-11單刀多擲開關(guān)組成初值設(shè)定電路⑷時間顯示電路圖9-12時間顯示電路⑸5秒譯碼和00譯碼電路圖9-135秒譯碼和00譯碼電路⑹手動/自動選擇電路圖9-14手動/自動選擇電路⑺黃燈閃動控制電路圖9-15黃燈閃動控制電路⑻信號燈驅(qū)動電路圖9-16信號燈驅(qū)動電路

9.2.3基于Multisim的交通管理系統(tǒng)設(shè)計1單元模塊電路的設(shè)計和封裝⑴時鐘產(chǎn)生模塊的設(shè)計和封裝①創(chuàng)建電路圖9-17時鐘信號產(chǎn)生電路②添加模塊引腳，選擇菜單命令Place/Connectors/HB/SCConnector，將其更名為CLOCK1（輸出1HZ）、CLOCK2（輸出2HZ）。③單擊存儲按鈕，將編輯的圖形文件存盤，文件名為“555產(chǎn)生的時鐘脈沖模塊.ms9”。④模塊封裝，經(jīng)封裝后的時鐘信號產(chǎn)生模塊的封裝圖如圖9-18所示。圖9-18時鐘信號產(chǎn)生模塊的封裝圖⑵初值輸入模塊設(shè)計①創(chuàng)建電路圖9-19初值輸入模塊電路⑶計數(shù)譯碼模塊①創(chuàng)建電路圖9-21計數(shù)譯碼模塊電路⑷數(shù)據(jù)選擇和紅綠燈切換模塊①創(chuàng)建電路圖9-23數(shù)據(jù)選擇和紅綠燈切換模塊電路2總體電路設(shè)計與仿真⑴總體電路的設(shè)計①放置模塊電路，選擇菜單命令Place/HierarchicalBlockFromFile…，彈出打開文件對話框，如圖9-25所示。圖9-25打開文件對話框②在出現(xiàn)的“打開”對話框（圖9-25）中選擇要封裝的模塊電路文件。③單擊“打開”按鈕，即可實現(xiàn)對電路文件的封裝，封裝模型如圖9-26所示。圖9-26電路文件的封裝模型

圖9-27經(jīng)編輯后的封裝模型

④在模塊圖標(biāo)上右擊，選擇右擊菜單命令EditSymbol，可編輯封裝模型的輸入輸出引腳，經(jīng)調(diào)整后的封裝模型如圖9-27所示。在模塊圖標(biāo)上雙擊，彈出HierarchicalBlock/Subcircuit（分層電路/子電路）對話框，如圖9-28所示。圖9-28HierarchicalBlock/Subcircuit（分層電路/子電路）對話框

⑤依次放置其它電路模塊，創(chuàng)建交通管理系統(tǒng)總體電路如圖9-29所示。圖9-29交通管理系統(tǒng)總體電路圖

9.3基于電子電路控制方式的多路搶答器設(shè)計圖9-30多路搶答器的原理框圖基于Multisim的多路搶答器的設(shè)計

1單元電路設(shè)計⑴控制電路設(shè)計圖9-31多路搶答器的控制電路⑵封鎖電路圖9-33搶答器封鎖電路⑶編碼電路圖9-35編碼電路⑷報警譯碼電路圖9-37搶答器報警譯碼電路⑸語音提示控制電路圖9-39語音提示控制電路⑹顯示驅(qū)動電路圖9-40顯示驅(qū)動電路2總體電路設(shè)計和仿真分析⑴總體電路設(shè)計圖9-42多路搶答器總體電路⑵仿真分析單擊運行按鈕，可觀測仿真結(jié)果。電路能完成多路搶答輸入、搶答指示、數(shù)碼顯示、報警指示、語音提示以及主持人信號解除等功能。小結(jié)

Multisim提供的單元電路模塊封裝功能、信號線的總線連接等功能，為復(fù)雜電子電路系統(tǒng)的設(shè)計與仿真分析提供了方便。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機械效率總效率（絕熱、等溫）二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4.功率和效率三、多極壓縮和中間冷卻第一級工作循環(huán)o-a-b-n