汽車尾燈控制器的設(shè)計報告

1、洛 陽 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 報 告 脈沖與數(shù)字電路課程名稱 _汽車尾燈控制器的設(shè)計設(shè)計題目 _專 業(yè) _班 級 _學(xué) 號 _姓 名 _2013年6月21日完成日期 _課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書汽車尾燈控制器的設(shè)計設(shè)計題目：_設(shè)計內(nèi)容與要求：設(shè)計一個汽車尾燈控制器，實現(xiàn)對汽車尾燈顯示狀態(tài)的控制。在汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（采用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車運行的情況，指示燈具有4種不同的顯示模式：（1）汽車正向行駛時，左右兩側(cè)的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；（2）汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時，右側(cè)的三個指示燈按右循環(huán)順序點亮；（3）汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)的三個指示燈按左循環(huán)順序點亮；（4）汽車臨時剎車時，

2、左右兩側(cè)的指示燈同時處于閃爍狀態(tài)。要求：（1）設(shè)置轉(zhuǎn)彎信號狀態(tài)計數(shù)電路；（2）設(shè)置時鐘發(fā)生電路（f=1Hz）；（3）設(shè)置控制電路；（4）畫出汽車尾燈控制電路圖。 指導(dǎo)教師： 趙國增、任波 2013年6月10日課 程 設(shè) 計 評 語 成績： 指導(dǎo)教師：_ 年 月 日洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告目 錄第1章 設(shè)計要求及設(shè)計目的11.1課題的意義11.2 設(shè)計要求11.3設(shè)計目的1第2章 設(shè)計簡介及設(shè)計方案論述22.1 設(shè)計分析22.2 設(shè)計方案簡介2第3章 詳細設(shè)計內(nèi)容33.1 設(shè)計步驟33.1.1列出尾燈與汽車運行狀態(tài)表33.1.2設(shè)計總體框圖33.1.3設(shè)計單元電路43.2

3、設(shè)計內(nèi)容73.3電路圖分析7第4章 設(shè)計結(jié)果及仿真84.1總電路圖84.2仿真連接圖84.3輸出仿真9結(jié)論10心得體會11參考文獻1213第1章 設(shè)計要求及設(shè)計目的1.1課題的意義本次課程設(shè)計歷時一周，通過分組討論，實現(xiàn)課題的任務(wù)。本次實驗可以將課本上學(xué)習(xí)到的知識很好的應(yīng)用到實際中來，增強獨立設(shè)計思考能力及自主動手能力。在實驗中，更深地理解相關(guān)原理。實驗掌握了邏輯電路的設(shè)計能力，可以在今后的電路設(shè)計問題上運用本次課程設(shè)計學(xué)習(xí)到的相關(guān)經(jīng)驗來解決相應(yīng)問題。1.2 設(shè)計要求1.熟悉常用芯片的使用，掌握時序邏輯電路和組合邏輯電路的分析方法2.畫出控制電路框圖和原理圖3.用multisim完成電路仿真分

4、析4.寫出設(shè)計報告1.3設(shè)計目的1.用6個發(fā)光二極管模擬6個指示燈（汽車尾部左右各3個燈）2.當(dāng)汽車正常行使時6個燈全滅3.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時，左邊3個燈循環(huán)閃亮4.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)時，右邊3個燈循環(huán)閃亮5.當(dāng)汽車剎車時，6個燈全部閃亮第2章 設(shè)計簡介及設(shè)計方案論述2.1 設(shè)計分析實驗要求實現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車這四種狀態(tài)下汽車尾燈的顯示情況。我們可以用6個LED顯示燈來模擬汽車的尾燈，左邊三個，右邊三個。當(dāng)汽車正常行駛，在兩側(cè)的LED燈全部熄滅；轉(zhuǎn)向時，汽車對應(yīng)一側(cè)的燈循環(huán)點亮；剎車情況下，所有的燈全部閃。完成這些要求，我們可以設(shè)計3個開關(guān)來模擬轉(zhuǎn)向、剎車開關(guān)。其中，K0 K1 控制汽車尾燈的左轉(zhuǎn)

5、（01）， 控制右轉(zhuǎn)（10），控制剎車（00）。當(dāng)所有開關(guān)為低電平時，表示汽車正常行駛；當(dāng)有一個轉(zhuǎn)向燈開關(guān)為高電平時，汽車相應(yīng)一側(cè)的燈循環(huán)點亮；當(dāng)剎車開關(guān)為高電平時，6個燈同時閃。這里，我們需要三大部件：第一，尾燈電路，控制汽車的全滅、單側(cè)循環(huán)點亮、全部閃這三種不同的狀態(tài)；第二，計數(shù)器電路，實現(xiàn)循環(huán)閃的幾種狀態(tài)的來源；第三，開關(guān)控制電路，把K0、K1 通過組合邏輯電路來實現(xiàn)對尾燈電路的整體控制。2.2 設(shè)計方案簡介本次設(shè)計方案主要有三個模塊：開關(guān)控制電路、三進制計數(shù)器電路和尾燈譯碼驅(qū)動電路。通過把這三個模塊組合連接來實現(xiàn)汽車尾燈控制。首先，由雙JK觸發(fā)器74LS76構(gòu)成三進制計數(shù)器電路，來產(chǎn)生

6、00，01，10，11這四種循環(huán)的序列，此信號提供轉(zhuǎn)向時車燈循環(huán)點亮的初始信號來源。其次，利用3-8譯碼器74LS138芯片，實現(xiàn)對初始循環(huán)信號進行譯碼，實現(xiàn)車燈按照要求來循環(huán)點亮。最后，通過K0 、K1 三個開關(guān)設(shè)計一個組合邏輯電路，控制尾燈電路，完成開關(guān)控制電路的設(shè)計。這幾步得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。第3章 詳細設(shè)計內(nèi)容3.1 設(shè)計步驟3.1.1列出尾燈與汽車運行狀態(tài)表表3-1 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K0 K1D1 D2 D3D4 D5 D60 0正常運行燈滅燈滅0 1右轉(zhuǎn)彎燈滅按D4 D5 D6順序循環(huán)點亮1 0左轉(zhuǎn)彎按D3 D2 D1

7、順序循環(huán)點亮燈滅1 1臨時剎車所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍3.1.2設(shè)計總體框圖由于汽車左轉(zhuǎn)彎時，三個燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼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，各指示燈與各給定條件（K0、K1、CP、Q1、Q0）的關(guān)系，即邏輯功能表如表3-2所示（表中0表示燈滅狀態(tài)，1表示燈亮狀態(tài)）。表3-2 汽車尾燈控制邏輯功能表開關(guān)控制三進制計數(shù)器六個指示燈K0 K1Q1 Q0 D1D2D3 D4D5D60 0X X000 0000 10 00 11 0000 100000 010000 0011 00 00 11 0001 000010 000100 0

8、001 1X XCPCPCP CPCPCP由表3-1-2得出總體框圖，如圖3-3所示：圖3-3汽車尾燈控制電路原理框圖3.1.3設(shè)計單元電路1. 三進制計數(shù)器三進制計數(shù)器電路可由雙JK觸發(fā)器74LS76構(gòu)成。圖3-4三進制計數(shù)器電路圖采用CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，當(dāng)CP由1跳變?yōu)?時，觸發(fā)器的輸出依據(jù)J和K的狀態(tài)而定。表3-5為J-K觸發(fā)器的狀態(tài)表。表3-5 J-K觸發(fā)器的狀態(tài)表JK說明0011010101輸出狀態(tài)不變同J端狀態(tài)同J端狀態(tài)輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)由雙JK組成的三進制計數(shù)器的邏輯功能表如表3-2。JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器電路原理圖如圖3-4所示圖3-1-4三進制計數(shù)器2. 開關(guān)控制電路

9、K1、K2、CP與G、A邏輯功能如下表3-1-4所示表3-1-4 K1、K2、CP與G、A邏輯功能表開關(guān)控制CP使能信號K1K2G A00×0101×1110×1111CP0CP開關(guān)控制電路的電路原理圖如圖3-1-5所示圖3-1-5開關(guān)控制電路原理圖3. 3-8譯碼器本課程設(shè)計采用的是74LS138譯碼器74LS138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其74LS138工作原理如下：當(dāng)一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進制編碼在一個對

10、應(yīng)的輸出端以低電平譯出。74LS138的作用利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器74LS138引腳圖如圖3-1-6所示圖3-1-6 3-8譯碼器引腳圖3線-8線譯碼器74LS138的功能表表3-1-5譯碼器真值表無論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個輸出管腳，任何時刻要么全為高電平1芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個為低電平0，其余7個輸出管腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個輸出管腳在同一個時間為0的情況，說明該芯片已經(jīng)損壞3.2 設(shè)計內(nèi)容

11、汽車尾燈電路如圖3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38譯碼器74LS138和6個與非門構(gòu)成。74LS138的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進制計數(shù)器的輸出端。當(dāng)K11，K20時，使能信號AG1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，74LS138對應(yīng)的輸出端、依次為0有效（、信號為“1”無效），即反相器G1G3的輸出也依次為0，故指示燈D3D2D1按順序點亮示意汽車左轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S10，S21時，則74LS138對應(yīng)的輸出端、依次為0有效，即反相器G4G6的輸出端依次為0，故指示燈D4D5D6按順序點亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)

12、G0，A1時，74LS138的輸出端全為1，G1G6的輸出端也全為1，指示燈全滅；當(dāng)G0,A=CP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。3.3 電路圖分析如下圖3-3-1所示為汽車尾燈控制器輸出LED模擬汽車尾燈電路圖圖3-3-1汽車尾燈控制器LED顯示連接圖開關(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，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（K0、K1、CP）的真值表，如表4所示，由表4結(jié)果整理得邏輯表達式為：G= K0K1A= K0K1+ K0K1CP= K0K1·K0K1CP第4章 設(shè)計結(jié)果及仿真4.1總電路圖汽車尾燈電路總圖如下圖4-1-1所示。 圖4-

13、1-1汽車尾燈控制器總電路圖4.2仿真連接圖四蹤示波器與原理圖連接示意圖如圖4-2-1所示。圖4-2-1四蹤示波器仿真連接圖4.3輸出仿真圖4-3-1開關(guān)不同狀態(tài)的輸出狀態(tài)K0、K1開關(guān)閉合、斷開的四種狀態(tài)00、01、10、11分別表示，如圖4-3-1所示為開關(guān)處于右轉(zhuǎn)彎（01）狀態(tài)時兩個示波器的波形圖圖4-3-2示波器1、2的波形圖結(jié)論通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)數(shù)字集成芯片應(yīng)用方面的知識，并且將能夠靈活運用已學(xué)到得有關(guān)知識并應(yīng)用于實踐。同時也讓我認識到團隊協(xié)作所需要的各種能力，分工、溝通、組織、合作等。這次設(shè)計不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一

14、件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了為人處事的態(tài)度。在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但通過和同學(xué)一起查閱資料與討論思考終找出了原因所在，將設(shè)計圓滿完成。本次課程設(shè)計中，我們這一小組的課題是：汽車尾燈控制電路的設(shè)計。通過一番努力基本完成了本次設(shè)計的設(shè)計要求：汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點亮，車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮，汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。從一開始接受課程設(shè)計任務(wù)，后著手建立設(shè)計框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終模擬成

15、功，每一步都必須認真仔細。在設(shè)計過程中，我們用到了以前所學(xué)的同步計數(shù)器74LS161和74LS138。讓我們對其功能和運用有了更深一步的了解。并且通過Multisim軟件對電路進行模擬仿真，使設(shè)計結(jié)果得到驗證。此次設(shè)計讓我感觸很深，我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我了解到了模擬電路和數(shù)字電路之間的聯(lián)系，使我對單元功能電路的理解和運用的能力有了進一步的提高；掌握了數(shù)字基本儀器儀表的使用方式及其74系列的部分芯片的使用，熟悉了電子設(shè)計的一般步驟和方法；明白了科研過程的艱辛和思考對科研的重要性，及其如何提高實際解決問題的能力和水平，掌握了自主查詢資料，身體力行解決問題的能力。也了解了

16、所學(xué)課程在實際生活中的應(yīng)用。 數(shù)字邏輯作為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進行數(shù)字電子課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際的最好途徑，將書本上的知識利用到實際的分析解決問題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計的基本知識與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設(shè)計的基本方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。心得體會在此次課程設(shè)計中不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，其他各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最讓我們受益匪淺的。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有

17、多苦，我想我們都能苦中作樂?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性。只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，將理論應(yīng)用到實際中，才能真正為社會服務(wù)，從而在提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力的同時為社會服務(wù)，發(fā)揮自己價值。 實驗過程中，也對我們個人的進行了考察，培養(yǎng)了我們的自主學(xué)習(xí)的精神，共同體會到成功后的喜悅心情。知識就是力量，只有同學(xué)互相之間默契融洽的配合及充分的知識儲備、搜集學(xué)習(xí)才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢