電動(dòng)車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)

1、桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院數(shù)字邏輯電路實(shí)訓(xùn)報(bào)告學(xué)號(hào)0852200129姓名鄭樂涵指導(dǎo)教師：易藝齊慶堃2011年 1 月 10 日實(shí)訓(xùn)題目：電動(dòng)車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)1. 整機(jī)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)電動(dòng)車尾燈控制電路。1.1.2性能指標(biāo)要求 . 用中規(guī)模集成芯片實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)， 假設(shè)電動(dòng)車尾部左右兩側(cè)各有 3 個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬） 。. 當(dāng)電動(dòng)車正常運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)的指示燈全滅。. 當(dāng)電動(dòng)車剎車時(shí)，兩側(cè)指示燈同時(shí)閃爍（閃爍時(shí)間間隔為1S）。. 當(dāng)電動(dòng)車右轉(zhuǎn)彎時(shí)， 右側(cè)的 3 只指示燈按 “100 010001100”狀態(tài)循環(huán)順序點(diǎn)亮（每只指示燈閃亮

2、時(shí)間為 1S），左側(cè)的指示燈全滅。. 當(dāng)電燈車左轉(zhuǎn)彎時(shí)， 左側(cè)的 3 只指示燈按 “001 010100001”狀態(tài)循環(huán)順序點(diǎn)亮（每只指示燈閃亮?xí)r間為 1S），右側(cè)的指示燈全滅。1.2 整機(jī)實(shí)現(xiàn)的基本原理及框圖1.2.1基本原理整個(gè)電路主要通過模3 計(jì)數(shù)電路， 74LS138 譯碼電路， 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。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的秒沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給模3 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)。其中計(jì)數(shù)器采用 74LS192芯片來實(shí)現(xiàn)模 3 的的計(jì)數(shù)產(chǎn)生 00、01、10 的循環(huán)信號(hào)，而撥碼開關(guān)提供左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)的

3、信號(hào)。而譯碼電路是通過74LS138芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出的， 該輸出是低電平，跟 74LS10 芯片的三輸入與非門的輸出（ A）通過 74LS08 芯片的兩輸入與門來決定指示燈的亮與不亮。而 74LS138 芯片的工作與否決定于 74LS86 芯片的兩輸入異或的輸出（ E3），當(dāng) E3 輸出為高電平，則該芯片正常工作；當(dāng) E3輸出為低電平，則該芯片不工作，輸出全為高電平。1.2.2總體框圖表 電動(dòng)車尾燈控制邏輯功能表開關(guān)控制電74LS138芯片路是否正常工作S1S000否01是10是11否模 3計(jì)數(shù)器Q1Q0000 11 00 00 11 0000 11 00 00 11 0六個(gè)指示燈電路實(shí)現(xiàn)

4、功能D3 D2 D1 D4 D5 D6電動(dòng)車正常運(yùn)00000 0行（指示燈全滅）001000電動(dòng)車左轉(zhuǎn)彎010000右側(cè)指示燈全100000滅00010 0電動(dòng)車右轉(zhuǎn)彎000010左側(cè)指示燈全000001滅CP CP CPCP CP CP電動(dòng)車剎車（指示燈同時(shí)閃爍）由上表得出總體框圖，如圖1 所示。顯示驅(qū)動(dòng)電路尾燈開關(guān)控制電路電路譯碼電路S0S1三進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖 1 電動(dòng)車尾燈控制電路總體框圖2各功能電路實(shí)現(xiàn)原理及電路設(shè)計(jì)019U2C74LS0882 33267110 BCDUD QQQQCC T T01 23UD L RPP PPCC P M510954141111U674LS192：計(jì)數(shù)部分

5、（移位功能）：通過一個(gè)模 3 的計(jì)算器（用芯片 741S192來實(shí)現(xiàn)），采用復(fù)位法輸出到譯碼器端(74LS138) ，輸出為三種狀態(tài)00->01->10C 1 10 UF3R 10+5 V1W50 K212D 8LE DR 839 K84R 117CRU 51KCD ISR 9V47 K2TR IG3C PtQDlo6NV55 5GCTH R15C 210 3G ND：脈沖產(chǎn)生部分：多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，但有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過電阻向電容充電，以及電容通過電阻向輸出端放電，使電路產(chǎn)生多諧振蕩。在這次電路設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生時(shí)間間隔為1 秒的上升沿脈沖，為了方便調(diào)

6、脈沖除了R9（47K）固定電阻外，還加了50K 的粗調(diào)電阻，通過調(diào)整電阻可以實(shí)現(xiàn)我們所想要的時(shí)間間隔。多諧振蕩器如圖5432109711111101234567U3YYYYYYYY74LS138A B C123EEE123456GND311U7A74LS86122311R13+5V2 11KPR12CS11KSW DIP-2+5V3 4GNDU2D74LS0821U4A74LS101 2316U4B74LS103 4 5：控制開關(guān)：撥碼開關(guān)提供左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)的信號(hào)，并且決定芯片74LS138 工作與否。+5 VR 1R 2R 3R 4R 5R 62 0 020 020 02 0 02 0 020 0

7、D 1LE DD 2LE DD 3LE DD 4LE DD 5LE DD 6LE D3681361U 1 AU 1BU 1CU 1 DU 2 AU 2B74 LS0 874 LS0 874 LS0 874 LS0 874 LS0 874 LS0 81245902312451115432109711111101234567U 3YYYYYYYY74 LS1 38A B C123EEE123456：電動(dòng)車尾燈電路如上圖所示，其顯示驅(qū)動(dòng)電路由6 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成；譯碼電路由 3-8 線譯碼器 74LS138和 6 個(gè)與門構(gòu)成。74LS138的三個(gè)輸入端 C、B、A 分別接 S1、Q1、Q0，而 Q1

8、、Q0是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端。 當(dāng) S1=0、S0=1時(shí)，使能信號(hào) QC=A=1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 00，01，10 時(shí)，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端 Y0，Y1，Y2依次為 0 有效（ Y4，Y5，Y6信號(hào)為“ 1”無效），經(jīng)與門后指示燈 D1->D2->D3 按順序點(diǎn)亮示意電動(dòng)車右轉(zhuǎn)彎，若上述條件不變，而S1=1、S0=0 時(shí)，則 74LS138 對(duì)應(yīng)的輸出端 Y4，Y5，Y6 依次為 0 有效，經(jīng)與門后指示燈 D4->D5->D6按順序點(diǎn)亮，示意電動(dòng)車左轉(zhuǎn)彎。當(dāng) QC=0，A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為 1，與門的輸出端也為 1，指示燈全滅燈；當(dāng) QC=0，A=

9、CP時(shí)，指示燈隨 CP的頻率變化而閃爍。3制作與調(diào)試過程3.1制作過程3.1.1電路原理圖設(shè)計(jì) 啟動(dòng) Protel 99 SE電路原理圖編輯器 設(shè)置電路圖圖紙大小以及版面 在圖紙上放置需要設(shè)計(jì)的元器件 對(duì)所放置的元器件進(jìn)行布局布線 對(duì)布局布線后的元器件進(jìn)行調(diào)整 產(chǎn)生 ERC 報(bào)表 保存文檔并打印輸出3.1.2電路板布線 對(duì)有關(guān)元器件進(jìn)行封裝 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表 規(guī)劃電路板 裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝 元件的布局 自動(dòng)布局 手工調(diào)整 生成 PCB 報(bào)表 文件的保存3.1.3電路板的印制 打印 PCB圖 根據(jù) PCB 圖打印板 腐蝕、打孔 涂上松香，防止板子的銅被氧化 把元器件焊接上去3.2 調(diào)試過程 檢查了電

10、路板相關(guān)器件是否正確焊接 用萬用表測試電路板路線是否短路、虛焊 檢查后無誤時(shí)將芯片裝上去， 板子上電，觀察相應(yīng)功能是否都實(shí)現(xiàn)3.3 電路測試將板子的電源接口端接上5V 的電源，板子上面的開關(guān)控制車尾燈的狀態(tài)，通過開關(guān)上下?lián)軇?dòng)，看是否實(shí)現(xiàn)車尾燈的左移，右移，剎車，正常行駛相應(yīng)的功能。假如不正常的話，應(yīng)該查原理圖及PCB，看是否布線錯(cuò)誤還是焊接時(shí)出現(xiàn)虛焊，還有看看元器件是否焊接準(zhǔn)確等等。4電路測試4.1測試儀器與設(shè)備5V 的電源，錫條，螺絲刀，萬用表，接線兩條4.2指標(biāo)測試當(dāng)電動(dòng)車剎車時(shí)，發(fā)光二極管閃爍，且時(shí)間間隔為1S當(dāng)電動(dòng)車正常行駛時(shí)，發(fā)光二極管全滅當(dāng)電動(dòng)車左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)光二極管的燈左移和右

11、移4.3誤差分析由于添加了 50K 的滑動(dòng)變阻器，產(chǎn)生 1S 的脈沖，需要約 17.8K 的電阻，但通過手動(dòng)滑動(dòng)是不怎么精確的。還有， 74LS138 具有延遲時(shí)間，這導(dǎo)致了，在左移、右移的過程中脈沖一 555 產(chǎn)生的脈沖不一致，還有 74LS192 具有中斷計(jì)數(shù)功能，所以當(dāng)改變撥碼開關(guān)是有時(shí)候并不是從第一個(gè)開始亮的。再有就是電阻值達(dá)不到準(zhǔn)確值，這也是可能導(dǎo)致信號(hào)延遲誤差產(chǎn)生5實(shí)訓(xùn)心得體會(huì)為時(shí)兩個(gè)星期的數(shù)電實(shí)訓(xùn)終于落下帷幕了，在這次實(shí)訓(xùn)中我受益匪淺，學(xué)到了許多平常課本上學(xué)習(xí)不到的實(shí)踐知識(shí)。剛開始畫原理圖時(shí)可以說是信手拈來，不一會(huì)功夫便完成了，不過經(jīng)過ERC 電氣檢查時(shí)卻發(fā)現(xiàn)有6 個(gè)錯(cuò)誤，反復(fù)查

12、來查去都沒找出與老師發(fā)的原理圖不同之處，后來問了同學(xué)后才知道原來那6 個(gè)錯(cuò)誤可以被允許的。接下來便是畫PCB 圖了，因?yàn)橛? 塊芯片，所以在排列器件的時(shí)候我浪費(fèi)比較長的時(shí)間，到最后還是有11 條跳線，看著別人才幾根跳線只能感嘆自己火候還不到家。到最后檢查PCB 圖時(shí)發(fā)現(xiàn)那幾塊芯片全都沒有接入 +5V電源，轉(zhuǎn)回去看原理圖是才發(fā)現(xiàn)在電源那里我忘記加上VCC了，導(dǎo)致幾塊芯片的電源都是VCC 而不是 +5V。之后再重新檢查了一遍，全部都沒有任何問題，接下來便是做板了。因?yàn)橹坝辛四ｋ妼?shí)訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)，所以在做板的過程并沒有出現(xiàn)過任何問題。最后便是調(diào)試電路了，在接入電源時(shí)，我心里非常激動(dòng)，但同時(shí)又伴隨著些許的

13、害怕，害怕等下出不來結(jié)果，一切的努力都降付諸一炬。不過一切還是朝著預(yù)期的目標(biāo)前進(jìn)，二極管隨著車尾燈的原理有規(guī)律地跳動(dòng)起來，不過有一個(gè)燈不亮，經(jīng)檢查才發(fā)現(xiàn)有些管腳出現(xiàn)了虛焊，經(jīng)過加工后一切都表現(xiàn)得很完美。這次實(shí)訓(xùn)是我獲得了許多實(shí)踐知識(shí)，更多的是讓我培養(yǎng)了個(gè)人的動(dòng)手能力，希望以后有更多這樣的實(shí)訓(xùn)來鍛煉我們的能力，使我們不再只是一個(gè)只會(huì)理論知識(shí)的“書呆子”，而是一個(gè)全面發(fā)展的“十”字形人才。6參考文獻(xiàn) 謝自美電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試（第二版） 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2000. 閻石編著 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M. 北京：高等教育出版社 ,1998. 江國強(qiáng)編著 .新編

14、數(shù)字邏輯電路 M.北京：北京郵電大學(xué)出版社,2006. 江國強(qiáng)、蔣艷紅編著 .現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)M. 北京：電子工業(yè)出版社 ,2003. 中國集成電路大全編寫委員會(huì) .中國集成電路大全： TTL 集成電路 .北京：國防工業(yè)出版社， 1985.附錄： 附錄 1：元件明細(xì)表555 芯片1個(gè)47K1 個(gè)74LS08 芯片2個(gè)39K1 個(gè)74LS10 芯片1個(gè)1K1 個(gè)74LS86 芯片1個(gè)200排阻1 排74LS138 芯片1個(gè)50K 精密可調(diào)1 個(gè)74LS192 芯片1個(gè)0.01uf1 個(gè)2 位撥碼開關(guān)1個(gè)10uf1 個(gè)發(fā)光二極管6個(gè)（紅綠黃）2 芯電源線一根10*11 銅板1 塊插針若干根

15、附錄 2：電路原理圖131 W+5VR10+5 V50K22D7R 71KLEDJ1+5 V2 V CC1CON2GNDD8LED+5 VR 1R2R3R 4R 5R620 020 020020 020 020 0D1D 2D 3D 4D 5D 6LE DLE DLEDLEDLE DLE DGND3681361U1AU1BU 1CU1DU 2AU 2B74 LS0 874 LS0 874 LS0 874 LS0874 LS0 874 LS0 81245902312451115432109711111101234567U3YYYYYYYY74 LS1 3821U4A74 LS1 0C 110 UFR 839 KR 947 K84CRU57CD ISV2TR IG3tQDlo6NV55 5THR CG