汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)

1、淮海工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目:汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)系（院）：電子工程學(xué)院測(cè)控系學(xué)期：一2011-2012-2專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控101姓 名：王鵬學(xué) 號(hào)： 評(píng)語(yǔ)：成績(jī):簽名:日期:淮海工學(xué)院課程設(shè)計(jì)專用紙Dmeillleiognatkes, stWaffh:,Healln increoa!sienotfh7e5r7 milun-up tliootn kWh.he Spri ng FestivSaal,lewsetotaled 7.h4e2l5d one sbeillsisoinokn oWfhf,ouexrcseteafdfireprensgesale s onfta3t

2、3iv0emsiCllioonnfekreWnhctehe2013ocoomdpproesthuere.nsively impleme Businntetshsefi sncainecnitailfiicndciocnactept ors:otoftdalevel proopfimtsent, opfro25m5 milliotingoncoYsut-alen,a beyodnedrsthip hestaratnenguy,alstbaunddgaertds, focoufs207 million Younainm,pl emenbteaytoionnd, tlea he Dnatmaanan

3、ggecmompaneynit,ndcoenxti4n1u.8o9umsliylliiomnprYua汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的1、鞏固加深對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。2、通過(guò)查找資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、仿真或調(diào)試、寫(xiě)報(bào)告等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培 養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3、了解電子線路設(shè)計(jì)的工程、工藝技術(shù)規(guī)范，學(xué)會(huì)書(shū)記設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)。4、了解與掌握常用電子儀器的使用方法，及簡(jiǎn)單的制版、焊接、組裝、調(diào)試工 藝過(guò)程。5、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。2、本題目的具體設(shè)計(jì)要求2.1 電子課程設(shè)計(jì)的目的本課題通過(guò) TTL 系列時(shí)序邏輯芯片設(shè)計(jì)模擬汽車尾

4、燈的控制電路， 用來(lái)反映 汽車運(yùn)行時(shí)的主要狀態(tài)， 汽車尾部左右兩側(cè)各有 3 個(gè)指示燈，當(dāng)汽車進(jìn)入不同行 駛狀態(tài)（主要包括左轉(zhuǎn)、 右轉(zhuǎn)、剎車、正常行駛、 倒車和夜間行駛六個(gè)狀態(tài)） 時(shí)， 尾部指示燈通過(guò)司機(jī)操作按照指定要求閃爍。 汽車尾燈對(duì)于行車安全有著至關(guān)重 要的作用， 通過(guò)尾燈的閃爍可以使車輛注意到本車行車的變化情況， 同時(shí)也可以 通過(guò)觀察車輛尾燈來(lái)判斷安全行車方式。設(shè)計(jì)主要由脈沖產(chǎn)生電路、 模式控制電路、 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路、 譯碼器電路 和驅(qū)動(dòng)電路以及尾燈電路五部分組成。 電路設(shè)計(jì)成中小規(guī)模的電路， 通過(guò)各個(gè)模 塊的設(shè)計(jì)可以使得電路結(jié)構(gòu)清晰、 簡(jiǎn)單，同時(shí)模塊化設(shè)計(jì)方法也使得設(shè)計(jì)時(shí)出錯(cuò) 的概率

5、變小，檢查電路變得方便。本設(shè)計(jì)采用實(shí)驗(yàn)室常用器件設(shè)計(jì)各個(gè)模塊電路， 實(shí)現(xiàn)成本比較低廉，頁(yè)比較容易在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)電路的功能。2.2 設(shè)計(jì)課題：汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：（1）根據(jù)任務(wù)書(shū)提供的設(shè)計(jì)要求，確定合適的方案，進(jìn)行功能描述，畫(huà)出系統(tǒng)框圖（2）單元電路設(shè)計(jì)。A:尾燈狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)。B:譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。C:三進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)。D:模式控制電路設(shè)計(jì)。E:控制器總體電路設(shè)計(jì)elopment and （3）調(diào)試要點(diǎn) A:在面包板上根據(jù)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)正確連線。B:輸入CP脈沖（用示波器檢測(cè)頻率情況）C:搬動(dòng)開(kāi)關(guān)，觀察顯示情況2.3工作原理描述2.3.1汽車尾燈的運(yùn)行狀態(tài)圖：控制變量分別用“ 0”

6、、“ 1”表示輸入“高”、“低”電平，LD1、LD2、LD3 和RD1、RD2 RD3分別表示汽車左右兩側(cè)的 3個(gè)發(fā)光二極管。汽車在各種行車 情況下的尾燈運(yùn)行狀態(tài)圖如表2.3.1所示。表2.3.1汽車尾燈的運(yùn)行狀態(tài)圖控制變量S0 S1 S2汽車運(yùn)行狀態(tài)左側(cè)的3個(gè)指示燈LD1 LD2 LD3右側(cè)的3個(gè)指示燈RD1 RD2 RD30 0 0正向行駛熄火狀態(tài)熄火狀態(tài)0 0 1左轉(zhuǎn)彎行駛按L1 L2 L3順序循環(huán)點(diǎn)亮熄火狀態(tài)0 1 0右轉(zhuǎn)彎行駛熄火狀態(tài)按R1 R2 R3順序循環(huán)點(diǎn)亮0 1 1剎車左右兩側(cè)的指示燈在同時(shí)點(diǎn)亮1 0 0倒車L1 L2 L3、R1 R2 R3隨CP脈沖閃爍1 0 1夜間行車R

7、3 L3 一直點(diǎn)亮2.3.2狀態(tài)編碼設(shè)燈亮表示為“1”，燈滅表示為“ 0”。因有六個(gè)狀態(tài)，故需三個(gè)控制變量， 左右轉(zhuǎn)彎時(shí)兩側(cè)的指示燈（每側(cè)3個(gè)）依次點(diǎn)亮，故需要設(shè)計(jì)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。設(shè) 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用：和'表示，可得出描述指示燈LD1、LD2 LD3;RD3 RD2 RD1與開(kāi)關(guān)控制器變量' '及計(jì)數(shù)器的狀態(tài)：'之間關(guān)系的功能表如表2.3.2所示。表2.3.2關(guān)控制器變量與計(jì)數(shù)器的狀態(tài)的關(guān)系控制變量計(jì)數(shù)器狀態(tài)汽車尾燈po $1 司Qi QoLD1 LD2 LD3RD1 RD2 RD30 0 0XX0 0 00 0 00 00 0 10 0 00 0 10 10

8、 1 10 0 01 01 1 10 0 00 00 0 00 0 00 00 0 00 0 10 10 0 00 1 10 1 01 00 0 01 1 10 00 0 00 0 00 1 1XX1 1 11 1 11 0 0XXCP CP CPCP CP CP1 0 1XX0 0 10 0 1根據(jù)以上分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖， 整個(gè)控制電 路由CP脈沖產(chǎn)生電路、模式控制電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼電路和顯示驅(qū)動(dòng)電圖233汽車尾燈控制器結(jié)構(gòu)框圖3、電路設(shè)計(jì)3.1尾燈狀態(tài)顯示電路方案一：尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管組成。6個(gè)發(fā)光二極管采用共陽(yáng)極連 接方式，陽(yáng)極接+5V的

9、電壓，二極管工作電壓在1.5V左右，工作電流在20mA左 右，直接接在+5v的電壓上會(huì)使二極管過(guò)亮而導(dǎo)致?lián)p壞，需要接 100-300 Q的限流電阻。當(dāng)發(fā)光二極管的陰極為低電壓時(shí)，在陽(yáng)極 +5V電壓的驅(qū)動(dòng)下發(fā)光二極管 發(fā)光，當(dāng)發(fā)光二極管陰極為高電壓時(shí)，+5V電壓不能驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，此時(shí)發(fā)光 二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不能正常發(fā)光工作。如圖 3.1所示。圖3.1共陽(yáng)極尾燈顯示電路萬(wàn)案二:尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管組成。6個(gè)發(fā)光二極管采用共陰極連接方式，陰極接地，二極管工作電壓在1.5V左右，工作電流在20mA左右，如果 陽(yáng)極接入電壓過(guò)大，會(huì)使二極管過(guò)亮而導(dǎo)致?lián)p壞，需要接100-300 Q的限流電

10、阻。 當(dāng)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電壓時(shí)，在陽(yáng)極電壓的驅(qū)動(dòng)下發(fā)光二極管發(fā)光， 當(dāng)發(fā)光 二極管陽(yáng)極為低電壓時(shí)，陽(yáng)極的電壓不能驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，此時(shí)發(fā)光二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不能正常發(fā)光工作。如圖3.2所示。圖3.2共陰極尾燈顯示電路3.2譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是在模式控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器是作用 下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(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。為此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可由3-8線譯碼器74LS138 6個(gè)與非門和6個(gè)反相器構(gòu)成。如圖3.2.1所示，譯碼器74LS138的輸入端A2、A1、A0 分別接S1、Q1、QQ 當(dāng)圖中G=F=1 S仁0時(shí)，對(duì)于

11、計(jì)數(shù)器狀態(tài) Q1Q（為00、01、 10,譯碼器輸出Y0' Y1' Y2'依次為0,使得與指示燈RD1 RD2 RD3對(duì)應(yīng)的反 相器輸出依次為低電平，從而使指示燈RDJRD2也D3依次點(diǎn)亮，示意汽車右 轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=1 S1=1時(shí)，對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)狀態(tài) Q1、Q0為00、01、10,譯碼器輸 出丫4' 丫5' 丫6'依次為0,使與指示燈器LD3 LD2 LD1對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次 為低電平，從而使指示燈LD3-LD2 -LD1依次點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中 G=Q F=1時(shí)，譯碼器輸出均為1,使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出均為高電平， 指示燈全部熄

12、滅；當(dāng)圖中 G=Q 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。譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路功能表見(jiàn)表3.2.1計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1 Q0G FS1譯碼器輸出汽車尾燈狀態(tài)Y0'Y1'Y2'Y4'Y5'Y6'0 0G=F=10011111LD1、LD2、LD30 1101111熄火；RD1 RD21 0110111RD3依次點(diǎn)亮。此時(shí)汽車右轉(zhuǎn)0 0G=F=11111011RD1 RD2 RD30 1111101熄火；LD1、LD21 0111110LD3依次點(diǎn)亮。:此時(shí)汽車左轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器G=0X111111所有尾燈熄火；不工作F=1此

13、時(shí)汽車正常行駛計(jì)數(shù)器G=0X111111所有尾燈隨CP不工作F=CP頻率閃爍；此時(shí) 汽車剎車表3.2.1譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路功能表3.3三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)JK 觸發(fā)器都帶有預(yù)置數(shù)和清零端，屬于下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，器特性 方程為Q*=JQ +K' Q,Q為現(xiàn)態(tài)，Q*為次態(tài)。JK觸發(fā)器的功能表如下：JKQ*功能00Q保持010置0101置111Q '計(jì)數(shù)（翻轉(zhuǎn)）表3-3-1 JK觸發(fā)器的功能表三進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯電路1. 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯電路如圖CP圖3-3-2三進(jìn)制計(jì)數(shù)器邏輯電路圖現(xiàn)態(tài)Q1Q2次態(tài)Q1*Q2*000101102.三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表100011XX表3-3-2三

14、進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表3.4模式控制電路設(shè)譯碼與顯示驅(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(xiàn)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(kāi)關(guān)控制變量S1、SO,以及時(shí)鐘脈沖CP之間的關(guān)系見(jiàn) 表 3.4.1。模式控制時(shí)鐘脈沖使能控制信號(hào)電路工作狀態(tài)S1 SOCPGF0 0X0 1汽車正向行駛（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， 尾燈全部熄火。）0 1X1 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RD1

15、 RD2 RD3在譯碼器輸出作用下依次循環(huán) 點(diǎn)亮。）1 0X1 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LD1、 LD2 LD3在譯碼器輸出作用下依次循環(huán) 點(diǎn)亮。）1 1CP0CP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CP通過(guò)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 CP作用下同時(shí)閃爍。)表341使能可知信號(hào)與模式控制變量、時(shí)鐘脈沖的關(guān)系根據(jù)3.4.1表所示關(guān)系，可求出使能控制信號(hào) G和F的邏輯表達(dá)式為G=S1 SO+S1S0 F=( S1S0CP)'根據(jù)G和F的邏

16、輯表達(dá)式，可畫(huà)出模式控制電路，如圖342所示'+5CP4、參數(shù)計(jì)算與器件選擇4.1參數(shù)計(jì)算4.1.1電容：本次課設(shè)計(jì)中涉及到的電容值為 555定時(shí)器中所用，為直接給定值，作用 為提高555定時(shí)器中兩個(gè)比較器的穩(wěn)定性，取值 L£J=O.O1卩F，' =10uFo4.1.2電阻：(1) 脈沖產(chǎn)生電路部分的電阻：由于f為1Hz左右適合觀察即可，根據(jù)公式：f=1/6 (R1+2R2)In2，所以選取?】=& 二%k Q ,=0.01 卩 F。(2) 發(fā)光二極管上拉電阻：因?yàn)殛?yáng)極接+5V的電壓，二極管工作電壓在1.5V 左右，工作電流在20mA左右，貝1.55 1*5R

17、qo1.5 =17.5 Q所以電阻取值為20Q左右。(3) 模式控制電路電阻無(wú)特殊要求，選為 10kQ即可。4.2器件選擇主要元器件1、74LS138 1 片；2、波段開(kāi)關(guān)3個(gè)；3、74LS10 74LS00 10 片；74LS041 片；4、 發(fā)光二極管6 個(gè)；5、J、K觸發(fā)器2個(gè)；&面包板若干塊，電阻、電容、導(dǎo)線等；7、電源、導(dǎo)線若干。5、總體電路設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)的組成及工作原理5.1.1系統(tǒng)的組成及功能通過(guò)以上單元電路的設(shè)計(jì)，可知，汽車尾燈控制器是由模式控制電路， 三進(jìn) 制計(jì)數(shù)器，譯碼和驅(qū)動(dòng)顯示電路以及尾燈狀態(tài)顯示電路組成。雙JK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

18、循環(huán)信號(hào)，此信號(hào)用 于提供左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)，控制譯碼和驅(qū)動(dòng)顯示電路。譯碼和驅(qū)動(dòng)顯示電路在模式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)尾燈的控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)， 相應(yīng)的指 示燈點(diǎn)亮。尾燈狀態(tài)顯示電路直觀反應(yīng)出汽車的工作狀態(tài)，提醒人們注意安全。通過(guò)各個(gè)單元電路的分工合作，就構(gòu)成了一個(gè)符合設(shè)計(jì)的功能要求的汽車尾 燈控制器，即汽車正常行駛時(shí)，尾燈不亮；右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右尾燈循環(huán)點(diǎn)亮；左轉(zhuǎn)彎 時(shí)，左尾燈循環(huán)點(diǎn)亮；緊急剎車時(shí)，尾燈同時(shí)閃爍。5.1.2汽車尾燈控制器的總電路圖將各個(gè)單元電路設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行整合，就得到總的電路圖，見(jiàn)附件6、個(gè)人小結(jié)本學(xué)期我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電

19、子技術(shù)這門課程，與上學(xué)期的模擬電子課 程相比這門課程還是容易一些，時(shí)至今日，“數(shù)字化”浪潮幾乎席卷了電子技術(shù) 應(yīng)用的一切領(lǐng)域。電子產(chǎn)品的更新周期日益縮短，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度也日益加快， 因此對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的開(kāi)發(fā)要求也更為苛刻。 數(shù)字集成電路方面，電路的集成度 遵循著摩爾定律，也即每18個(gè)月其集成電子元器件的數(shù)目會(huì)翻一番。這就對(duì)電 子自動(dòng)化設(shè)計(jì)提出了更高的要求。這次我拿到的題目是汽車尾燈電路的設(shè)計(jì)， 起初開(kāi)始時(shí)感覺(jué)這個(gè)題目并不是 太難，因?yàn)樗婕暗降脑骷约八鼈兊脑矶际俏覀冋n上重點(diǎn)講過(guò)的，對(duì)于它們的原理也都耳熟能詳。但是真正做起來(lái)感覺(jué)也不是想象中的那么簡(jiǎn)單， 汽車 尾燈對(duì)于現(xiàn)代汽車的安全行駛至關(guān)重要， 它的尾燈電路設(shè)計(jì)涉及到幾個(gè)方面， 主 要是通過(guò)司機(jī)對(duì)電路開(kāi)關(guān)的控制， 將高低電平信號(hào)分別送至計(jì)數(shù)電路，進(jìn)而送至 譯碼、驅(qū)動(dòng)電路，最后將電平信號(hào)送至汽車