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

本章首先簡介了電子電路應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、步驟及注意事項(xiàng)，并以交通管理系統(tǒng)和多路搶答器的設(shè)計(jì)為例，介紹了基于Multisim的電子電路應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)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(jì)時應(yīng)注意的問題。9.1電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述9.1.1電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法⑴方案論證和方案設(shè)計(jì)⑵設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)9.2.1交通管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)1交通管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)⑴減計(jì)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(jì)數(shù)控制器，如圖9-7所示。圖9-7兩片74LS192構(gòu)成的減計(jì)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(jì)1單元模塊電路的設(shè)計(jì)和封裝⑴時鐘產(chǎn)生模塊的設(shè)計(jì)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(jì)①創(chuàng)建電路圖9-19初值輸入模塊電路⑶計(jì)數(shù)譯碼模塊①創(chuàng)建電路圖9-21計(jì)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(jì)與仿真⑴總體電路的設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)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(jì)

1單元電路設(shè)計(jì)⑴控制電路設(shè)計(jì)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(bào)警譯碼電路圖9-37搶答器報(bào)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(jì)和仿真分析⑴總體電路設(shè)計(jì)圖9-42多路搶答器總體電路⑵仿真分析單擊運(yùn)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(bào)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(jì)與仿真分析提供了方便。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)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(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

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

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)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(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)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(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)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(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)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(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，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(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)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(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進(jìn)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(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

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(jī)

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(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，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(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)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(yùn)動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)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(jī)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(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)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—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實(shí)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(jī)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(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)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(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)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(qiáng)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(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)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(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)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(jì)進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)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(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)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(jìn)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(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)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(shí)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(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機(jī)軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機(jī)械效率總效率（絕熱、等溫）二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)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