汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告學(xué) 院電子與信息學(xué)院課程名稱電子電路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 時(shí) 間 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)目 錄1 緒論 12 功能描述 12.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系 22.2汽車尾燈控制器功能描述 23 單元電路設(shè)計(jì) 33.1秒脈沖電路的設(shè)計(jì) 33.2開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì) 33.3三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì) 43.4譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 53.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì) 64 電路總圖 64.1汽車尾燈控制器電路的工作原理 64.2參數(shù)計(jì)算與器件選擇 75 元器件清單 76 設(shè)計(jì)體會(huì) 8參考文獻(xiàn) 9。1緒論課程設(shè)計(jì)作為

2、數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)課程的重要組成部分，目的是一方面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法，增加集成電路應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力以及分析、解決問題的能力。 另一方面也可使我們更好地鞏固和加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)中小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，獨(dú)立完成調(diào)試過程，增強(qiáng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高電路分析和設(shè)計(jì)能力。通過實(shí)踐引導(dǎo)我們?cè)诶碚撝笇?dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。 通過設(shè)計(jì)，一方面可以加深我們的理論知識(shí)，另一方面也可以提高我們考慮問題的全面性，將理論知識(shí)上升到一個(gè)實(shí)踐的階段。設(shè)計(jì)是工科學(xué)生面對(duì)的重要課題，經(jīng)歷這個(gè)過程才能真切感受到工科的魅

3、力，拉近與生產(chǎn)的距離。2功能描述2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系 為了區(qū)分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，需設(shè)置2個(gè)狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)k1和k0進(jìn)行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，如表2.1所示。 表2.1汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)控制汽車運(yùn)行狀態(tài)右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈k1 k0d1 d2 d3 d4 d5 d60 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 1右轉(zhuǎn)彎按d1、 d2、 d3順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅1 0左轉(zhuǎn)彎燈滅按d4、d5、d6順序循環(huán)點(diǎn)亮1 1臨時(shí)剎車所有尾燈同時(shí)閃爍2.2汽車尾燈控制器功能描述 在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)由于3 個(gè)指示燈被循環(huán)順序點(diǎn)亮，所以可用一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)

4、器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點(diǎn)亮3個(gè)指示燈。設(shè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用q1和q0表示，可得出描述指示燈d1、d2、d3、d4、d5、d6與開關(guān)控制變量k1、k0，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)q1、q0以及時(shí)鐘脈沖cp之間關(guān)系的功能表如表2.2所示（表中指示燈的狀態(tài)“1”表示點(diǎn)亮，“0”表示熄滅）。 根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)電路可由秒脈沖電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制電路、譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路、尾燈狀態(tài)顯示5部分組成。表2.2汽車尾燈控制器功能表控制變量k1 k2計(jì)數(shù)器狀態(tài)q1q0汽車尾燈d1 d2 d3d4 d5 d60 0d d0 0 00 0 00 10

5、00 11 00 0 00 0 00 0 01 0 00 1 0 0 0 11 00 00 11 0 0 0 10 1 01 0 00 0 00 0 00 0 01 1d dcp cp cpcp cp cp 。3單元電路設(shè)計(jì) 3.1秒脈沖電路的設(shè)計(jì)方案一：石英晶體振蕩器；此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的r、c的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)，但由于盡量和課堂知識(shí)聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。方案二：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器； 由555定時(shí)器構(gòu)成的多

6、諧振蕩器。555定時(shí)器的管腳圖如圖3.1所示。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。圖3.1 555定時(shí)器的引腳圖圖3.1 555定時(shí)器的引腳圖3.2開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì) 設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為g和f，g與譯碼器74ls138的使能輸入端g1相連接，f與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一個(gè)輸入端相連接。由總體邏輯功能可知，g和f與開關(guān)控制變量，k1、k0以及時(shí)鐘脈沖cp之間的關(guān)系如表3.1所示。根據(jù)表3.1所示關(guān)系，可求出使能

7、控制信號(hào)g和f的邏輯表達(dá)式為 表3.1 使能控制信號(hào)與開關(guān)控制變量、時(shí)鐘脈沖的關(guān)系開關(guān)控制k1 k0時(shí)鐘脈沖cp使能控制信號(hào)g f電路工作狀態(tài)0 0d0 1汽車正常行駛（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅）0 1d1 1汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈d1、d2、d3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）1 0d1 1汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈d4、d5、d6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）1 1

8、cp0 cp汽車臨時(shí)剎車（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時(shí)鐘脈沖通過顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門作用到反相器輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時(shí)鐘脈沖作用下同時(shí)閃爍） 根據(jù)g和f的邏輯表達(dá)式，可畫出開關(guān)控制電路。3.3三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì) 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表3.2所示。表3.2 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)q1 q0次態(tài)0 00 11 01 10 11 00 0d d 方案一：由j-k觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；由于電路中只需采用一片雙j-k觸發(fā)器7476芯片即可（7476芯片引腳圖如圖3.7所示），因此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，所以選用此方案。 方案二：由d觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；兩個(gè)d觸發(fā)器可

9、由一片雙d觸發(fā)器7474芯片實(shí)現(xiàn)（7474芯片引腳圖如圖3.9所示），以及7400與非門和7404非門來實(shí)現(xiàn)此電路。 由于電路結(jié)構(gòu)較之上一方案有點(diǎn)復(fù)雜，而且需要三個(gè)芯片（至少兩個(gè)），成本較高，因此不采用此方案。； 圖3.9 7474芯片引腳圖。圖3.7 7476芯片引腳圖vcc 2cr 2d 2ck 2st 2q -2q雙d觸發(fā)器74ls7414 13 12 11 10 9 8 ） 1 2 3 4 5 6 7 1cr 1d 1ck 1st 1q -1q gnd 3.4譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼

10、驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可用74ls138(其功能表如表3.3所示)、6個(gè)與非門和6個(gè)反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74ls138的輸入端c、b、a分別接k1、q1、q0。當(dāng)圖中g(shù)=f=1、k1=0時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)q1q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈d1、d2、d3對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈d1、d2、d3依次順序點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中g(shù)=f=1、k1=1時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)q1q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈d4、d5、d6對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈d4、d5、d

11、6依次順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中g(shù)=0，f=1時(shí)，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中g(shù)=0，f=cp時(shí)，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。表3.3 74ls138譯碼器的功能真值表?！?4ls138譯碼器引腳圖】3.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì) 尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)電阻組成，圖中，當(dāng)6個(gè)反相器的輸出為低電平時(shí)，相應(yīng)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。4電路總圖： 4.1汽車尾燈控制器電路的工作原理 其工作原理圖如圖4.1所示，經(jīng)過以上所述的設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求的分析，可以圖4.1汽車尾燈控制器電路原理圖將電路分為以下幾

12、部分： 首先，通過555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給雙j-k觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號(hào)。 其次，雙j-k觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號(hào)，此信號(hào)提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。 最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過6個(gè)與非門，6個(gè)非門以及7410提供的高低電位信號(hào)，將原始信號(hào)分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能4.2參數(shù)計(jì)算與器件選擇 （1）電阻：由于f=1.43/(r1+2r2)c=1hz (4.1)所以選取r1=0.3k，r2=7k，c1=c2=100f

13、，其他電阻可選為100即可。 （2）電容：如上所述，電容均選100f/25v。 。5元器件清單表5.1 元器件清單名稱規(guī)格數(shù)量電阻0.3k17k11008電容100f/25v2開關(guān)-2發(fā)光二極管led(共陽)6555定時(shí)器ne555174ls00-274ls04-274ls10-174ls76-174ls86-174ls138-1表5.2 元器件引腳圖74ls8674ls0474ls10。6設(shè)計(jì)體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)可以說喜憂參半，看似簡單的一塊電路板卻花費(fèi)我一個(gè)多月的時(shí)間，但成功的喜悅和自豪非我輩能滲透。雖然電路外觀不盡如人意，但成果是有目共睹的和我猜測(cè)的一樣，我的寶貝小燈泡閃爍勝利的光輝！我把

14、在實(shí)驗(yàn)樓最后一次調(diào)試電路賦予偉大的內(nèi)涵：“具有劃時(shí)代意義的調(diào)試！”是的，如果沒有那么多難忘的經(jīng)歷是不會(huì)有如此深刻的感觸的。從一開始接受課程任務(wù)，后著手建立設(shè)計(jì)框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都必須真誠付出。剛開始我是做了一款簡易的“高靈敏度的報(bào)警器”。但因?yàn)槠渲幸粋€(gè)場(chǎng)效應(yīng)管不知如何連接，結(jié)果調(diào)試不出。棄之不敢，不棄也不好。如同雞肋！最后還是狠下決心改電路。改成現(xiàn)在的電路后已是第12周，為了趕時(shí)間，在電路圖出爐后我連續(xù)孤軍奮戰(zhàn)三個(gè)白天和晚上，報(bào)廢了兩個(gè)電烙鐵，精神卻一直很良好和充沛，這是空前的。我拒絕和其他人合作，我認(rèn)為雖然一個(gè)人做比較沒底，付出比較大，但一個(gè)人做很自由，很會(huì)考驗(yàn)人。說真話，從一開始我就很擔(dān)憂做不成功，畢竟是第一次，很多技能都要從零開始，芯片怎樣接，各種零件長什么模樣都不清楚。這次得益于自己的耐心和決心，也離不開老師和周圍同學(xué)的幫忙。特別感謝指導(dǎo)老師柳秀山老師的悉心指點(diǎn)！感謝女友的關(guān)心和支持！感謝在我設(shè)計(jì)和制作過程給予我?guī)椭奶K長進(jìn)，羅振強(qiáng)等同學(xué)！參考文獻(xiàn)1.屠其非.led用于汽車尾燈的展望.光源與照明,2001（01）2.梁恩主 著.protel 99s