課程設(shè)計論文汽車尾燈控制電路設(shè)計與仿真

1、 學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號： 200921204098課程設(shè)計說明書題 目：汽車尾燈控制電路設(shè)計與仿真學(xué)生姓名：學(xué) 院：班 級：指導(dǎo)教師： 二一一年七月十三日摘 要當(dāng)今社會，汽車成為了人們外出旅游和工作不可缺少的交通工具，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，汽車的控制電路已經(jīng)由過去的全人工化發(fā)展成了智能化，而汽車尾燈是汽車轉(zhuǎn)向控制電路的一個重要部件。本次設(shè)計就是對汽車尾燈轉(zhuǎn)向時的自動控制。為了演示整個控制過程，這里用6個發(fā)光二極管模擬6個轉(zhuǎn)向燈的亮滅，即汽車左轉(zhuǎn)彎時，左面的3個轉(zhuǎn)向燈由全亮到依次熄滅再到全滅，右面的3個轉(zhuǎn)向燈與之相反；用單刀雙擲開關(guān)控制左右轉(zhuǎn)向燈電路。分析汽車尾燈的設(shè)計原理，采用邏輯電

2、路（時序邏輯電路）及邏輯元件（555定時器、74160計數(shù)器和一些邏輯門等），用邏輯電位“0”和“1”控制尾燈的亮滅，并用multisim軟件仿真模擬汽車尾燈的控制電路，獲得實驗結(jié)果及部分波形圖。關(guān)鍵詞：74160計數(shù)器；555定時器；單刀雙擲開關(guān)；發(fā)光二極管。abstract today's society, as people travel, car and work an indispensable means of transport, with the rapid development of science and technology, the car control c

3、ircuit has been from the past into the development of artificial intelligence, and the taillights are steering control circuit an important component. the design is the rear of the car when the automatic steering control. to demonstrate the control process, where light-emitting diodes with 6 analog

4、6 turn signal light off, that is, when the car turn left, turn left 3 lights from the light to turn off and then the whole body, to the right turn signal three contrary; spdt switch with turn signals around the circuit. analysis of automotive taillight design principle, the use of logic (sequential

5、logic circuits) and logic elements (555 timers, counters, and some 74 160 logic gates, etc.), with the logic potential "0" and "1" control taillights light off, and with multisim software simulation of the control circuit car taillights, and some experimental results obtained wav

6、eforms. keywords: 74160 counter; 555 timer; spdt; light-emitting diodes. 顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典目錄一、設(shè)計任務(wù)概述1二、設(shè)計方案論證及方框圖1三、電路組成及工作原理3四、電路元器件選擇與計算5五、安裝與調(diào)試61、安裝2、測試方案3、調(diào)試過程4、調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施六、指標(biāo)測試61、單元電路功能測試2、整體電路功能測試創(chuàng)新結(jié)論參考文獻一 設(shè)計任務(wù)概述設(shè)計一個汽車尾燈電路，汽車左右兩側(cè)各用3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬），當(dāng)汽車正常運行時，6個指示燈全滅；汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)的3個指示燈依次向左熄滅（描述成邏輯電位即

7、111>110>100>000）；汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)的3個指示燈依次向右熄滅（描述成邏輯電位即111>011>001>000）。燈的亮滅情況如圖： 二 設(shè)計方案方框圖及論證1.汽車尾燈控制的邏輯功能表表1：汽車尾燈邏輯功能表：開關(guān)控制汽車運行狀態(tài)右指示燈狀態(tài)左指示燈狀態(tài)s1 s20 0正常運行全滅全滅0 1左轉(zhuǎn)彎全滅由全亮到依次熄滅1 0右轉(zhuǎn)彎與左轉(zhuǎn)燈相反全滅1 1剎車全亮全亮2.汽車尾燈方案框圖綜合汽車轉(zhuǎn)向燈的用途，以及使用的特點，并根據(jù)本設(shè)計要求及性能指標(biāo)，兼顧可行性、可靠性和經(jīng)濟性等各種因素，確定汽車轉(zhuǎn)向燈的主要組成部分的方框圖如圖1所示。它由延555

8、頻率產(chǎn)生部分、74ls160時序狀態(tài)產(chǎn)生部分和汽車尾燈三部分組成。555定時件160 74ls160時序產(chǎn)生尾燈狀態(tài)輸出6個d觸發(fā)器圖1 汽車尾燈控制電路在實現(xiàn)電路時可以有多種方案：設(shè)計方案如下：方案一：由6片d觸發(fā)器控制6個汽車尾燈的亮滅，通過q*=d的狀態(tài)方程連線；部分電路圖如下： 圖2 d觸發(fā)器連接成的電路圖通過d觸發(fā)器控制燈的3個不同狀態(tài)，并由555定時器提供3種不同的脈沖波形，最后由兩個單刀單擲開關(guān)來控制左右尾燈的亮滅。方案二：用74ls160定時器來控制汽車尾燈的狀態(tài)輸出，并由555定時器提供脈沖，最后由單刀雙擲開關(guān)控制左右尾燈的亮滅。以右邊的三個燈的狀態(tài)為例：表2：右轉(zhuǎn)彎燈邏輯狀

9、態(tài)及真實狀態(tài)表74ls160輸出邏輯電路轉(zhuǎn)換尾燈狀態(tài)d2d1d0abcabc100111亮亮亮101011滅亮亮110001滅滅亮111000滅滅滅邏輯電路的邏輯公式：a= a'+c' b=c' c=a'+b'+c' 3.設(shè)計方案比較與論證：方案一連線簡單易懂，所用的邏輯門電路也相比較少，但設(shè)計前需要耐心比較汽車尾燈的不同狀態(tài)，并由此找出邏輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)化規(guī)律，由狀態(tài)方程確定邏輯門的連接方式。這個方案是最后才想出的，雖然設(shè)計出來的電路簡單易懂，但是卻不容易想出用d觸發(fā)器設(shè)計。方案二是我們組首先想到的。74ls160計數(shù)器簡單易懂，有預(yù)置數(shù)，還可以通過

10、邏輯門控制輸出值，把輸出端與發(fā)光二極管相連接可有效地控制尾燈的亮滅。該方案的開關(guān)是由單刀雙擲開關(guān)組成的，與高電位相連，而方案一的開關(guān)電路需要兩個單刀單擲開關(guān)，控制起來較為麻煩。本次實驗主要論述方案二。三 電路組成及工作原理1555定時器555定時器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，其主要功能為提供時鐘脈沖。這部分電路主要由比較器c1和c2、兩個電阻等組成。555定時器的工作原理如右圖： 圖3 555定時器原理圖 2.74ls160計數(shù)器74ls160計數(shù)器是用來累計并寄存輸入脈沖數(shù)目的時序邏輯部件，不僅用于計數(shù)，而且還用于定時、分頻和程序控制等，用途極為廣泛。部件圖如右：圖4 74160計數(shù)

11、器原理圖 3.總電路圖設(shè)計 圖5 總電路圖設(shè)計 四 電路元器件選擇與計算1555的選擇選用555產(chǎn)生脈沖信號，就是因為其簡單方便，且汽車上沒有交流信號源，則必須用555產(chǎn)生脈沖信號 圖6 cd555引腳排列圖 圖7 cd555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.74ls160d的選擇因為燈的狀態(tài)有四種，并且是循環(huán)的交替，則使用74ls160可以完美的解決問題，并且有規(guī)律的變換。3.電路元器件匯總表3：元器件匯總序號代碼元件名稱數(shù)量1555555定時器62lrd發(fā)光二極管63c電容124r電阻125key開關(guān)1 五.安裝與調(diào)試 1安裝（1）按照電路原理圖在實驗電路板上連接電路。（2）檢驗，并確保每根連線的正確性。2測

12、試方案（1）驗證信號的產(chǎn)生是否正確a 按總電路圖連線，檢查無誤后接通電源b 用示波器來查看555產(chǎn)生波形（2）調(diào)試555的脈沖時間（3）調(diào)74ls160單元3調(diào)試過程（1）調(diào)試555單元先暫不裝集成塊74ls160和以后的部分，將示波器連接上。觀察波形是否為所需要的波形，若不符合，調(diào)節(jié)555頻率使之滿足要求。4調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施（1）燈亮滅間隔時間太短調(diào)節(jié)555定時器的頻率，一般為100hz。六指標(biāo)測試1單元電路功能測試（1）左側(cè)尾燈電路邏輯真值表表4：左尾燈真值表開關(guān)的邏輯狀態(tài)燈的輸出邏輯狀態(tài)k1r3 r2 r100 0 011 1 10 1 10 0 10 0 0（2）74ls16

13、0時序波形2整體電路功能測試經(jīng)過測試和調(diào)整。對于整個電路的設(shè)計基本思路是正確的，已經(jīng)在實驗過程中的每一次失誤作出調(diào)整，用模擬仿真實驗軟件做出的時序波形圖如下:3.電燈的亮滅情況創(chuàng)新設(shè)計剎車時六個燈全部都兩亮，并閃爍。利用74sl160的第四個時序端口d3 真值表如下：表5：創(chuàng)新尾燈狀態(tài)表74ls160邏輯轉(zhuǎn)化燈亮滅d0d1d2d3abcabc0000111亮亮亮1000011滅亮亮1100001滅滅亮1110000滅滅滅可以看出，d3一直是0狀態(tài)，將剎車開關(guān)接到d3，當(dāng)剎車時，d3封鎖所有的門，使得六個燈全部點亮，同時調(diào)整脈沖頻率，使其閃爍。圖示如下：結(jié) 論一在此次課程設(shè)計中完成了下述工作：1

14、先是設(shè)計任務(wù)的需求分析，然后查閱資料完成原理的理解工作，并以此設(shè)計圖紙。2根據(jù)技術(shù)優(yōu)越情況，選擇實際和理想方案。3在調(diào)試過程中檢查錯誤，進行仿真模擬和實際操作，并仔細分析，由此獲得完善和提高，并進行實際和理論上的一些創(chuàng)新。二課程設(shè)計中下述工作沒能完成：課程設(shè)計中基本問題都已經(jīng)完成，基本上完成要求三本設(shè)計可以在下述方面進行功能擴展，但是因為時間關(guān)系未能完成設(shè)計：1可以根據(jù)實際來完成一些剎車設(shè)計，以及利用不同的燈的顏色來分別表示最終的轉(zhuǎn)向。2.為了達到節(jié)約的要求還可以連接一些光敏電阻，使燈只在夜晚發(fā)光。四設(shè)計的感想本次課設(shè)是我們的第一次課設(shè)，剛開始，我總覺得課設(shè)無外乎就是做題，并把題中的理論加以實

15、驗的驗證，但著手的第一天，我就發(fā)現(xiàn)了不少問題，比如尾燈的原理問題、部件的組建問題還有仿真軟件的運行等等，它們困擾了我很多天，但經(jīng)過大家的共同努力和老師的細心指導(dǎo)，我們總算是逐個解決了。雖然課設(shè)前后花費了我們大約5天的時間，但我們對于計數(shù)器的原理知識以及運行情況有了比較全面的了解，并加深了這方面知識的掌握深度。汽車尾燈是控制汽車轉(zhuǎn)向的重要部分，它關(guān)乎著司機的生命安全和交通系統(tǒng)的正常運行，所以這項設(shè)計在生活中有著比較廣泛的應(yīng)用。我們組首先從汽車尾燈的原理入手，確定了本次設(shè)計應(yīng)該使用時序邏輯電路，然后把汽車尾燈的亮滅狀態(tài)轉(zhuǎn)化成邏輯狀態(tài)，分析應(yīng)該獲得的波形，我們組的部分成員想到了74ls160計數(shù)器和

16、邏輯門的連接，經(jīng)過圖紙設(shè)計和仿真運行，方案成功，但連線較為復(fù)雜。在最后一天，我想到了d觸發(fā)器的連接，通過狀態(tài)方程和邏輯狀態(tài)分析，并把邏輯門運用進去，方案也獲得成功，但需要兩個開關(guān)，控制系統(tǒng)較為麻煩，而且分析過程時間較長，方案設(shè)計較為困難。課設(shè)是我們學(xué)習(xí)生活的一部分。它讓我明白，生活中的一個簡單的現(xiàn)象也有深刻的內(nèi)涵，甚至覆蓋著廣泛的學(xué)科系統(tǒng)。當(dāng)然我們并不能局限于生活，我們還要根據(jù)人們的需求，產(chǎn)生較為創(chuàng)新的想法，并應(yīng)用于實踐中。所以，我們學(xué)習(xí)不僅僅是獲取知識，更重要的是獲得更為寶貴的思想精髓。在科技迅猛發(fā)展的時代，社會需要的人才不在局限于某個方面，在這種時代背景下，我們更需要擁有創(chuàng)新的頭腦，用自己獨特的思維為社會做出自己應(yīng)有的貢獻。參考文獻1 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）m北京：高等教育出版社20062 中國集成電路大全編委會中國集成電路大全ttl集成電路m北京：國防工業(yè)出版社1985