汽車尾燈課程設(shè)計20

1、目錄一、設(shè)計課題任務(wù)和要求 2二、總體方案選擇的論證 2三、單元電路的設(shè)計 4四、總體電路圖、功能單元電路圖 6五、組裝與調(diào)試 9六、所設(shè)計電路的特點以及改進意見 11七、所用元器件的編號列表 11八、參考文獻 11九、收獲、體會和建議 12十、附錄 12一、設(shè)計課題任務(wù)和要求本課題設(shè)計一個汽車 LED尾燈的控制器電路。該電路由四個電鍵控制，分別對應(yīng)著左 轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車和檢查功能。當接通左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)電鍵時，左側(cè)或右側(cè)的3個汽車尾燈按照左循環(huán)或右循環(huán)的順序依次點亮。當接通剎車電鍵時，汽車所有的尾燈點亮。當接通檢查電鍵時，汽車所有的尾燈同時閃爍（0.5 1S/次）。二、總體方案選擇的論證為了區(qū)分汽車

2、尾燈的4種不同的顯示模式，我們設(shè)置4個狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)K1、K2、K3、K4進行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系， 如下表1所示。開關(guān)控制汽車狀態(tài)左尾燈D1、D2、D3右尾燈D4、D5、D6K1K2K3K40111左轉(zhuǎn)彎按 D3、D2、D1 順序循環(huán)點亮熄滅1011右轉(zhuǎn)彎熄滅按D4、D5、D6順序循環(huán)點亮1101剎車同時點亮同時點亮1110檢杳同時閃爍同時閃爍表1汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時由于3個指示燈被循環(huán)順序點亮，所以可用一個三進制計數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點亮3個指示燈。設(shè)三進制計數(shù)器的狀態(tài)用Q1和Q0表示，可得出

3、描述指示燈 D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關(guān)控制變量 K1、 K0,計數(shù)器的狀態(tài) Q1、Q0以及時鐘脈沖CP之間關(guān)系的功能表如表 2所示（表中指示燈的 狀態(tài)1"表示點亮，0"表示熄滅）。開關(guān)計數(shù)器狀態(tài)汽車尾燈狀態(tài)K1K2K3K4Q1Q0D1D2D3D4D5D60 1 1 10000100001010000101000001 0 1 10000010001000010100000011101-1111111110-CPCPCPCPCPCP表2 汽車尾燈控制器功能表根據(jù)以上設(shè)計分析與功能描述，可以得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖，如圖 所示。K1K2K3K4圖1汽車尾燈控制

4、器的結(jié)構(gòu)框圖三、單元電路的設(shè)計3.1秒脈沖電路的設(shè)計由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于 555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高， 輸出驅(qū)動電流大，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定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。根據(jù)多諧振蕩器周期表達式T 0.7(Ri 2R2)C，可取Ri 40K Q、R250K、C 10 F,可使 T 1S。3.2三進制計數(shù)器電路的設(shè)計三進制計數(shù)器的狀態(tài)表如下表所示。三進制計數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q1Q0Q1Q0000101101000上表狀態(tài)所對應(yīng)的驅(qū)動方程為：Di Q；D0 QO'Qi7由D觸發(fā)器構(gòu)

5、成的三進制計數(shù)器：兩個D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74 芯片實現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現(xiàn)此電路。3.3開關(guān)控制電路的設(shè)計設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為 G1和F, G1與譯碼器74LS138 的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動電路中與非門的一個輸入端相連接。由 總體邏輯功能可知，G1和F與開關(guān)控制變量，K1、K2以及時鐘脈沖CP之間的 關(guān)系如表3所示。開關(guān)控制時鐘脈沖使能信號控制端電路工作狀態(tài)K1K2K3K4CPCG1F0111-011汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器 控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯

6、碼器輸出作用下順序循環(huán)點 亮）1011-111汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器 控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門 輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序 循環(huán)點亮）1101-00汽車剎車（此時譯碼器不工作，譯碼器 輸出全部為高，顯示驅(qū)動電路中的與非 門輸出均為高，反相器輸出均為低，尾 燈全部點亮）1110CP-0CP汽車檢查（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖cp通過顯示驅(qū)動電路中的與非門作用到反相器輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖cp作用下同時閃爍）表3使能控制信號與開關(guān)控制變量、時鐘脈沖的關(guān)系3.4譯碼及顯示驅(qū)動電路設(shè)計譯碼與顯示驅(qū)動電路的

7、功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進制計數(shù)器狀態(tài)的 作用下，提供6個尾燈控制信號，當譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時， 相應(yīng)指示燈點亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用74LS138、6個與非門和6個反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接C、Q1、Q0。當 圖中G仁F=1、C=0時，對于計數(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D3、D2、D1對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示 燈D3、D2、D1依次順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當圖中 G仁F=1、C=1時，對 于計數(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、

8、 D5、D6對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當圖中G仁0, F=1時，譯碼器輸出為全1,使所有指示 燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當圖中G仁0, F=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現(xiàn)了 4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。四、總體電路圖、功能單元電路圖4.1電路仿真總電路圖TiLsraLsasDUZAf4L5F4FI7JL“ili:孟UU2GAft74LSQ0D U1 1AU2SA «_«LED1UQAT>741 SOODU12A7101INU2ZA2D_4i!74C4HU31A74O4K U

9、3CA 21FED- -W>HinF黑皿沁 1HLV3 d'k 12 V46'1123 AWlA74LfiO£tJU1SA ULSMIU22Auadtf-|'U20A/i4LJU4H 74L&04Oli di 沁OHiUJAXEduxZK&.IAXC3BJ3c7404KTt：4.2各功能單元圖4.2.1秒脈沖電路T曰AUS 00MCC-:A： R10 R0 ncex/TR6 TH4.2.2三進制計數(shù)器電路423開關(guān)控制電路Gt廣 UZiAr XL 53兒:x U13A :/X 74L S<HDAU23A Y 74LSG0M I r

10、" B :'X U13A :/i4LWN 4 : a LM555CM也慎'4»H 74LSD(JNU24A- : -U7/<U25A :I74LSWNAA：K&y：-B：-33-Lrig:<111rH1:1Z VJ, .4.2.4譯碼及顯示驅(qū)動電路-Walk J 19 CH5§:SEA 1?；7404H UJ1A29 -'74LSM® : U12A-Q1F 1V)1 . .IFfl.Hr IV5 -Y L-c F *1 ¥5-SL J -七工“ ¥!rW£E> Yf-yr-j

11、 -.74LS13RD292L-74L5Q0D：；二陽剛:. . . . Ui&h.:42:7404H I ；盤；工 - >IJ27A I - -I pn9a - ny q -311k!74K«»D：:74L5Q0D： : : 7404K :.U11Aum21:'R5ikL，g 1 r 晞L ikL丨5 LED650"' °-'屮旨:FT74LWD ： ： ： ： 74Q4K :FTP”五、組裝與調(diào)試電子電路的組裝與調(diào)試在電子設(shè)計技術(shù)中占有重要位置。它是對理論設(shè)計進行檢驗、修改和完善的過程，任何一個新產(chǎn)品往往都是在安

12、裝、調(diào)試并反復改多次方能最終完成。 電子電路的組裝無論采用哪種方法均應(yīng)注意以下幾組裝電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方法,方面。a、所有元器件在組裝前應(yīng)盡可能全部測試一遍，以保證所用元器件均合格。b、所有集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確布線和查線。c、組裝分立元件時應(yīng)使其標志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。 對于有極性的元件，例如電解電容器、晶體二極管等，組裝時一定要特別注意，切匆搞錯。d、為了便于查線， 可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導線。 一般習慣是正電源用紅 色線、負電源用藍色線、地線用黑色線、信號線用黃色線等。e、連線盡量做到橫平豎直。 連線不允許跨接在集

13、成電路上， 必須從其周圍通過。 同時應(yīng)盡 可能做到連線不互相重疊、不從元器件上方通過。f、為使電路能夠正常工作與調(diào)測，所有地線必須連接在一起，形成一個公共參考點。 正確的組裝方法和合理的布局， 不僅可使電路整齊美觀、 工作可靠，而且便于檢查、調(diào) 試和排除故障。 如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖， 則可獲得事半功倍之效果， 使組裝既快 又好。 電子電路的調(diào)試調(diào)試是指系統(tǒng)的調(diào)整、 改進與測試。 測試是在電路組裝后對電路的參數(shù)與工作狀態(tài)進行 測量，調(diào)整則是在測試的基礎(chǔ)上對電路的某些參數(shù)進行修正，使?jié)M足設(shè)計要求。在進行調(diào)試前應(yīng)擬訂出測試項目、測試步驟、調(diào)試方法和所用儀器等，做到心中有數(shù)， 保證調(diào)試工作圓

14、滿完成。（1）調(diào)試方法調(diào)試方法原則有兩種。 第一種是邊安裝邊調(diào)試的方法。 它是把復雜的電路按原理框圖上 的功能分成單元進行安裝和調(diào)試， 在單元調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴大安裝和調(diào)試的范圍， 最后完 成整機調(diào)試。這種方法一般適用于新設(shè)計的電路。 第二種方法是在整個電路全部焊接完畢后， 實行一次性調(diào)試。 這種方法一般適用定型產(chǎn)品和 需要相互配合才能運行的產(chǎn)品。（2）調(diào)試步驟a、 通電前檢查，多線（連線的兩端在電路 ，并且還要檢查每個元件引 1”檔 , 或用數(shù)字萬用表電路安裝完畢后 , 不要急于通電，首先要根據(jù)原理電路認真檢查電路接線是否正確，包 括錯線（連線一端正確、另一端錯誤） ，少線（安裝時漏掉的線）

15、 圖上都是不存在的）和短路（特別是間距很小的引腳及焊點間） 腳的使用端數(shù)是否與圖紙相符。查線時最好用指針式萬用表“QX這樣同時可以發(fā)現(xiàn)接觸不良“Q”檔的蜂鳴器來測量，而且要盡可能直接測量元器件引腳, 的地方。b、 通電觀察 在電路安裝沒有錯誤的情況下接通電源 （先關(guān)斷電源開關(guān)， 待接通電源連線之后再打開 電路的電源開關(guān)） 。但接通電源后不要急于測量，首先要充分調(diào)動眼、耳、鼻、手觀察整個 電路有無異常現(xiàn)象，包括有無冒煙，是否有異常氣味，是否有異聲，手摸器件是否發(fā)燙，電 源是否有短路和開路現(xiàn)象等。 如果出現(xiàn)異常， 應(yīng)該立即關(guān)掉電源， 故障排除后方可重新通電。 然后再按要求測量各元器件引腳電源的電壓

16、， 而不只是測量各路總電源電壓， 以保證元器件 正常工作。c、 單元電路調(diào)試 在調(diào)試單元電路時應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求。 調(diào)試順序按信號流向進行， 這樣可以把前 面調(diào)試好的輸出信號作為后一級的輸入信號。單元調(diào)試包括靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試。 靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒有外加信號的條件下測試電路各 點的電位， 特別是有源器件的靜態(tài)工作點。 通過它可以及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞和處于臨界狀態(tài)的 元器件。動態(tài)調(diào)試是用前級的輸出信號或自身的信號測試單元的各種指標是否符合設(shè)計要求，包括信號幅值、波形形狀、相位關(guān)系、放大倍數(shù)和頻率等。對于信號產(chǎn)生電路一般只看 動態(tài)指標。把靜態(tài)和動態(tài)測試的結(jié)果與設(shè)計的指標加以比較，經(jīng)深入分析后對電路與

17、參數(shù)提出合理的修正。在調(diào)試過程中應(yīng)有詳盡記錄。d、整機聯(lián)調(diào)各單元電路調(diào)試好以后， 并不見得由它們組成的整機性能一定會好， 因此還要進行整機 調(diào)試。整機調(diào)試主要是觀察和測量動態(tài)性能， 把測量的結(jié)果與設(shè)計指標逐一對比， 找出問題 及解決辦法，然后對電路及其參數(shù)進行修正，直到全機的性能完全符合設(shè)計要求為止。 故障診斷方法整機出現(xiàn)故障后，首先應(yīng)仔細觀察有無元器件出現(xiàn)過熱痕跡或損傷情況，有無脫焊、短路、斷腳和斷線情況。然后采用靜態(tài)查找和動態(tài)查找法。靜態(tài)查找法就是用萬用表測量元器件引腳電壓、測量電阻值、電容漏電以及電路是否有斷路或短路情況等。大多數(shù)故障通過靜態(tài)查找均可診斷出結(jié)果。 當靜態(tài)查找仍不能發(fā)現(xiàn)故障

18、 原因時，可采用動態(tài)查找法。動態(tài)查找法是通過相應(yīng)的儀器、儀表在電路加上適當信號的情況下測量電路的性能指 標、元器件的工作狀態(tài)。由獲得的讀數(shù)和觀察到的波形準確、迅速地查找到故障發(fā)生的部位及產(chǎn)生的原因。為加快查找故障點的速度， 提高故障診斷效率，除了前面提到的靜態(tài)查找和動態(tài)查找法， 其它常用的方法有：（1）直觀判斷法用它可找出斷線、虛焊、元器件燒焦、器件溫升過高和高壓打火等故障；（2）斷路法即把可疑部分從電路中斷開，使之不影響其它部分的工作，若此時故障消失，往往 故障發(fā)生在被斷開的電路中；（3）短路法適用與多級電路，用短路方法消除故障電路對下一級的影響（當短路兩點直流電位不同時應(yīng)通過電容隔直）；（

19、4）替代法將已調(diào)好的單元組件，替代疑為故障的單元組件，可判定可疑單元是否確有故障。此法在集成片組成的電路中常用，用好的集成片替代疑有故障的集成片，若此時故障現(xiàn)象消除，則說明該集成片確有故障。具體操作時可視不同情況分別選用。六、所設(shè)計電路的特點以及改進意見電路特點：該電路結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試；放光二極管采用共陽極接法，由外部電源驅(qū)動。改進意見：不使用138譯碼器，而使用3個D出發(fā)器輸出循環(huán)信號，這樣可以減少使用芯片； 改用JK出發(fā)器，可以減少與非門和非門芯片的使用。七、所用元器件的編號列表序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量13-8譯碼器74LS13812D觸發(fā)器74LS7413555定時器NE55514與非門

20、74LS0015非門74LS0436或門74LS3227定值電阻200 Q1040KQ18滑動變阻器50KQ19陶瓷電容0.01 卩 F110電解電容10卩F111開關(guān)412導線若干八、參考文獻1 余孟嘗 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程北京 高等教育出版社20062 .從宏壽程衛(wèi)群李紹銘 Multisim8仿真與應(yīng)用實例開發(fā) 北京清華大學出版社 2006九、收獲、體會和建議在經(jīng)過了一周的忙碌后， 我們的課程設(shè)計終于接近了尾聲?；仡櫼恢艿臅r間，我有幾點感想。首先是我們的理論和實踐脫節(jié)。我在剛打開這次課程設(shè)計的輔導講義的時候，看著設(shè)計要求和提供的芯片， 我腦中一片空白，不知道從何下手，甚至不知道有些芯片

21、的作用。我只好一步步地開始查資料，漸漸地我有了些眉目， 網(wǎng)絡(luò)上的一些范例給了我很大幫助，讓我一下子明白各個器件在這次課程設(shè)計中的用途。欣喜之余，這又讓我反思，我們的應(yīng)用實踐能力很差，如果沒有這樣相似的網(wǎng)絡(luò)資源，我們竟會舉步維艱，我們?nèi)狈嵺`的能力。然后是面對困難我們需要勇氣和執(zhí)著。如果缺乏勇氣不能在挫折面前我們便會不知所 措，不愿有所作為，這樣是不會有進展的。上面提到一開始我不知道從何下手，但是查閱了 一些資料已有便能漸漸理清思路。另外還想提一下的就是Multisim的使用，之前我們只是在信號與系統(tǒng)的設(shè)計中使用過一次EWB，所以對multisim很不熟悉，但是摸索一段時間，我們還是能用用它來進行仿真設(shè)計的。當然光有勇氣還是不夠的，這可以給我們一個好的開端，但是要完整地走下去，我們還是需要執(zhí)著地付出。我們組這次的前期設(shè)計過程是這樣的： 先是看懂范例，然后是設(shè)計自己的電路， 最后仿真調(diào)試。這三個環(huán)節(jié)我們都花費了不少時間。 這次的課程設(shè)計主要是關(guān)于數(shù)字電路的知識，我們已經(jīng)結(jié)課一年多了，很多東西都忘記了， 譬如多諧震蕩器的原理，其周期的計算，D觸發(fā)器的