車輛工程畢業(yè)設(shè)計27汽車尾燈的設(shè)計

目 錄 第一章 設(shè)計任務(wù)書 第二章 系統(tǒng)分析 第三章 單元電路的設(shè)計 第四章 汽車尾燈 總電路 圖 第五章 汽車尾燈 PCB圖 第六章 仿真電路 第七章 電路調(diào)試 第八章 元件清單 第九章 設(shè)計體會 1 第一章：設(shè)計任務(wù)書 本課題設(shè)計一個汽車尾燈的控制電路。該電路由 兩個開關(guān)的四種狀態(tài)控 制，分別對應(yīng)著 全滅、 左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車。 假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有 3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬） a.汽車正常運行是指示燈全亮滅； b.右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè) 3個指示燈按右循環(huán)順序點亮； c.左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè) 3個指示燈按左循環(huán)順序點亮； d.臨時剎車時所有指示燈同時 閃 爍。 列出尾燈與汽車運行狀態(tài) 表 ,如下表 1.1： 表 1.1尾燈和汽車運行狀態(tài)關(guān)系表 開關(guān)控制 運行狀態(tài) 左尾燈 右尾燈 S1 S0 D4D5D6 D1D2D3 0 0 正常運行 燈滅 燈滅 0 1 右轉(zhuǎn)彎 燈滅 按 D1D2D3順序循環(huán)點亮 1 0 左轉(zhuǎn)彎 按 D6D5D4順序循環(huán)點亮 燈滅 1 1 臨時剎車 所有的尾燈隨時時鐘 CP同時閃爍 2 第二章： 系統(tǒng)分析 1：設(shè)計總框圖 由于汽車左右轉(zhuǎn)彎 時，三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。由此得出在每種運行狀態(tài)下， 每個指示燈與 給定條件（ S1、 S0、CP、 Q1、 Q0）的關(guān)系，即邏輯功能表如表 2.1 所示（表中 0 表示燈滅狀態(tài)、 1表示燈亮狀態(tài)）。 表 2.1汽車尾燈控制邏輯功能表 2系統(tǒng)方案的選擇 設(shè)計本電路，我們采用雙 JK 觸發(fā)器 74LS76 構(gòu)成三進制計數(shù)器。譯碼電路由 3-8線譯碼器 74LS138 和 6 個與非門構(gòu)成。用 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 產(chǎn)生 輸出信號為 1赫茲。 3：電路的工作原理 設(shè)計本電路，我們采用雙 JK觸發(fā)器 74LS76構(gòu)成三進制計數(shù)器。譯碼電路由 3-8線譯碼器 74LS138和 6個與非門構(gòu)成。用 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 產(chǎn)生 輸出信號為 1赫茲。 開關(guān)控制 三進制計數(shù)器 六個指示燈 S1 S0 Q1 Q0 D6D5D4 D3D2D1 0 1 0 0 0 1 1 0 000 001 000 010 000 100 1 0 0 0 0 1 1 0 100 000 010 000 001 000 1 1 / / CPCPCP CPCPCP 3 經(jīng)過以上所述的設(shè)計內(nèi)容及要求的分析，可以將電路分為以下幾部分： 首先，通過 555定時器產(chǎn)生頻率為 1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給 JK觸發(fā)器和剎車時的輸入信號。 三進制計數(shù)器電路可有雙 JK觸發(fā)器 74LS76 左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過 6個與門以及電鍵提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的 3個汽車尾燈上。這部分電路起到信號分揀的 作用。分揀之后的信號通過或門，實現(xiàn)與剎車、檢查電鍵信號的之間選擇。最終得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。 4 第三章： 單元電路的設(shè)計 1：時鐘電路 方案一：用 555芯片構(gòu)成多諧震蕩器產(chǎn)生時鐘。 時鐘脈沖產(chǎn)生電路用一片 555定時 器構(gòu)成多諧振蕩器，設(shè)計脈沖周期為 1s,其計算公式為： T= ln2(R1+2R2) C=（ 470000+2*500000） *10-6*0.7=1.029，以此信號作為的 CP 555電路圖 5 波形 圖如下： 由圖可知 : T= T2 T1= 5.523 3 4.5426=0.9807S,與理論值存在一定誤差，由波形圖也可看出，波形并不是很工整。 方案二：利用單片機內(nèi)部資源的定時器產(chǎn)生時鐘（略） 6 2： 三進制計數(shù)器電路 方案一： 三進制計數(shù)器我們用 JK觸發(fā)器構(gòu)成 。 JK觸發(fā)器 的特性方程： 1n n nQ J Q K Q （ CP下降沿有效） 連線圖如下： 仿真圖如下： 由上圖可見 Q1， Q0按 00， 01， 11三種狀態(tài)輸出。 7 方案二： 計數(shù)器選用集成電路 74LS163進行設(shè)計較簡便。 74LS163是 4位二進制同步計數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。 74LS163的外引線排列如圖所示，其功能表如表 2所示。圖中 ,CR 是低電平有效的同步清零輸入端， LD 是低電平有效才同步并行置數(shù)控制端 ,CTP,CTT是計數(shù)控制端 ,CO是進位輸出端， D0 D3是并行數(shù)據(jù)輸入端， Q0 Q 3是數(shù)據(jù)輸出端。 。 圖 ： 74LS163的外引線排列圖 CT74LS163功能表 | 8 3：汽車尾燈電路 汽車尾燈電路如圖所示，其顯示驅(qū) 動電路由 6個發(fā)光二極管和 6個反相器構(gòu)成； 譯碼電路由 3-8 線譯碼器 74LS138 和 6 個與非門 (由 74LS00 芯片 )構(gòu)成。 74LS138 的三個輸入端 A， B， C 分別接、 Q0， Q1， S1，而 Q1、Q0 是三進制計數(shù)器的輸出端，當 S1=0、使能信號 A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為 00， 01， 10 時， 74LS138 對應(yīng)的輸出端 Y0、 Y1、 Y2 依次為 0有效（ Y3， Y4， Y5信號為“ 1”無效），即反相器 G1 G3的輸出端也依次為 0，故指示燈 D1 D2 D3 按順序點亮示意汽車轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而 S1=1，則 74LS138 對應(yīng)的輸出端 Y4、 Y5、 Y6 依次為 0有效，即反相器 G4 G6的輸出端依次為 0，故指示燈 D4 D5 D6按順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當 G=0， A=1時 ,74LS138的輸入端全為1， G6 G1的輸出端也全為 1，指示燈全滅；當 G=0,A=CP時，指示燈隨 CP的頻率閃爍 9 4.開關(guān)控制電路 開關(guān)控制電路，設(shè) 74LS138和顯示驅(qū)動電路的使能端信號分別為G和 A，概括總體邏輯功能分析及組合得 G、 A與給定條件的真值表，如表所示。 表 S1、 S0、 CP與 G、 A邏輯功能表 由表過整理得邏輯表達式為 G=S1 S0 _ _ _ A=S1S0+S1S0CP=S1S0 S1S0CP 由上式得開關(guān)控制電路，如圖所示。 開關(guān)控制 CP 使能信號 S1 S0 G A 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 CP 0 CP 10 由 以上分析可 得出總體框圖，如圖所示 ： 如圖 ： 設(shè)計總體框圖 11 第四章：汽車尾燈總電路 12 第五章： PCB圖 13 第六章：仿真電路 14 第七章： 電路調(diào)試 電子安裝完畢，通常不宜急于通電，先要認真檢查一下。檢查內(nèi)容包括： 檢測的方法通常有兩種方法： (1)連線是否正確 這種方法的特點是，根據(jù)電路圖連線，按一定順序一一檢查安裝好的線路，由此，可比效容易查出錯線和少線。按照實際線路來對照原理圖電路進行查線 (2)這是一種以元件為中心進行查線的方法。把每個元件引腳的連線一次查清，檢查每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯線和少線，還容易查出多線。 (3)為了防止出錯，對于已查過的線通常應(yīng)在電路圖上做出標記，最好用指針式萬用表“歐姆 1”檔，或用數(shù)字萬用表的“二極管檔”的蜂鳴器來測量元器件引腳，這樣可以同時發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。 (4)元器件的安裝情況 (5)檢查元器件引腳之間有無短路；連接處有無接觸不良；二極管的極性和集成元件的引腳是否連接有誤。 (6)電源供電，信號源連接是否正確。 (7)電源端對地 是否有短路的現(xiàn)象。 (8)在通電前，斷開一根電源線，用萬用表檢查電源端對地是否存在短路。若電路經(jīng)過上述檢查，并確認無誤后，就可以轉(zhuǎn)入調(diào)試。 2.調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法： 1： 靜態(tài)調(diào)試 交流，直流并存是電子電路工作的一個重要組成特點。一般情況下， 直流為交流服務(wù)，直流是電路工作的基礎(chǔ)。因此，電子電路的調(diào)試有靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試之分。靜態(tài)調(diào)試過程。例如，通過靜態(tài)測試模擬電路的靜態(tài)工作點，數(shù)字電路的各輸入端和輸出端的高低電平值及邏輯關(guān)系等，可以及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時調(diào)整電路參數(shù) ，使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計要求。 對照原理圖，用萬用電表一一檢查線路的各個接口是否接通，有無短路、斷路或漏接現(xiàn)象，如果有，應(yīng)及時改好電路。 15 對照原理圖，檢查芯片的引角是否接正確。檢查芯片的 VCC 和GND 是否接好。 2： 動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當頻率和幅值的信號，并循著信號流向逐級檢測各有關(guān)點的波形，參數(shù)和性能指標。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，應(yīng)采取不同的方法縮小故障范圍，最后設(shè)法排除故障。 測 試過程中不能憑感覺和印象，要始終借助儀器觀察。使用示波器時，最好把示波器的信號輸入方式置于“ DC”擋，通過直流耦合方式，右同時觀察被測信號的交，直流成分。 通過調(diào)試，最后檢查功能塊和整機的各種指標是否滿足設(shè)計要求，如必要，再進一步對電路參數(shù)提出合理的修正。 在進行完上述檢查后。通電進行調(diào)試。用萬用表檢查兩塊芯片的VCC 和 GND，看是否有電壓。是不和輸入的電壓一致。 在確保芯片處于工作狀態(tài)后，在錄音機接口處，輸入一個信號，用示波器沿著只許信號在走向，一路測量，把測得波形和輸入信號的波形對比。一級一級的測量，如 果發(fā)現(xiàn)不對，再認真查線路，如果線路一定是對的。那有可能是芯片出了故障而不能正常工作?？梢該Q一個芯片試。如果換上新芯片后，工作正常，說明原來的芯片是壞的。就這樣一點一點的的調(diào)試，直到調(diào)試成功為止。 3： 燒毀 在電路測試階段由于沒有保護措施，所用的 74LS32 上面的四個或門有一個被燒毀了，由于當時還不知道，所以查了好久才發(fā)現(xiàn)問題所在，解決方法是用適當?shù)碾娮柽M行保護。 4： 虛焊 這是焊接過程中經(jīng)常遇到的問題，如果不加以糾正將使電路無法工作，而且這個問題很難檢查出來，也只能利用萬用表檢查，我們剛發(fā)現(xiàn)是由于接上電 路發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管是一直點亮的，后來發(fā)現(xiàn)是由于一 16 個焊點虛焊導(dǎo)致或門的一端輸入為接空引起的。 第八章： 元件清單 74LS系列芯片： 74LS 138 1個 74LS00 2個 74LS86 1個 74LS10 1個 74LS76 1個 74LS04 2個 定時器： 555 1個 電阻： 200 6個 500k 1個 470k 1個 3.3k 2個 電容 ; 1.0 F 1個 10nF 1個 發(fā)光二極管 6個 撥動開關(guān) 2個 17 第九章： 設(shè)計心得體會 本次課程設(shè)計 收獲很大，開始設(shè)計 時感覺沒什么難的 ，后來到動手的時候覺得遇見了好多沒想到的問題，然后一個一個的解決，我想這也是最吸引我們的地方，當真正投入時才發(fā)現(xiàn)樂在其中。 在方案的選擇中，我們選擇了用 JK 觸發(fā)器構(gòu)成三進制計數(shù)器電路，去 外面跑了多次也沒有找到 JK 觸發(fā)器 74LS76 芯片。在 Protel中制 PCB 板的時候， 開始做 單面板，線很多 ，走不通，又該為雙面板。 當制