基于555多諧振蕩器的汽車尾燈

1、. . . . 基于555多諧振蕩器的汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)的汽車尾燈控制電路是用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的。汽車尾燈顯示控制電路是汽車尾燈電路的重要組成部分，主要完成控制與驅(qū)動(dòng)功能。具體電路由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路、汽車行駛狀態(tài)開關(guān)模擬電路和汽車行駛狀態(tài)顯示電路三部分組成。在本次設(shè)計(jì)中，使用555多諧振蕩器來制作電路脈沖產(chǎn)生器，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖CP。在三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路部分用到了數(shù)字電路中的觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)，使用到JK觸發(fā)器芯片74LS76；在汽車行駛狀態(tài)開關(guān)模擬電路部分則用到了組合邏輯電路中譯碼器與邏輯門電路，使用到3線8線譯碼器芯片74LS138、與門芯片74LS08、與非門芯片74LS0

2、0和或門芯片74LS32等；在汽車行駛狀態(tài)顯示電路中用發(fā)光二極管模擬顯示汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和緊急剎車的四種狀態(tài)。關(guān)鍵詞: 數(shù)字電路；555多諧振蕩器；三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；觸發(fā)器；發(fā)光二極管AbstractThe design of the automobile taillights control circuit is realized by digital circuits. Car taillight display and control circuit is an important part of automotive taillight circuits, which mainly

3、 to complete the control and driving function. the specific circuit consists of three parts, which are three binary counter circuit, automobile driving state switch analog circuits and automobile driving state display circuits.In this design, I used the 555multivibrator to make circuit pulse generat

4、or, to generate a clock pulse CP. In three binary counter circuit, I used the triggers in digital circuit, the design of temporal logic circuitand , I also used JK trigger chip 74LS76 in this part; in the vehicle running state switch analog circuit part, decoder and a logic gate circuit in Combinato

5、rial Logical Circuit were used, excluding chips like 38 line decoder chip 74LS138, AND GATE chip 74LS08, NAND GATE chip74LS00, OR GATE chip 74LS32 and so on; in automobile driving state display circuit, I used light-emitting diodes simulation shows the car moving, turn left, turn right and emergency

6、 braking of four states.Key words: Digital circuit ; 555multivibrator ; Three binary counter ; The trigger ; Light-emitting diodes目 錄第1章 緒論11.1 本課題研究的背景與意義11.2 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11.3 本課題的主要研究工作21.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求21.3.2 方案論述與確定3第2章 基本理論知識(shí)介紹52.1 主要芯片52.1.1 555定時(shí)器52.1.2 與非門74LS0062.1.3 異或門74LS13672.1.4 JK觸發(fā)器74LS

7、7682.1.5 3線8線譯碼器74LS138122.2 各單元電路設(shè)計(jì)132.2.1 555時(shí)鐘脈沖電路設(shè)計(jì)132.2.2 三進(jìn)制循環(huán)控制電路設(shè)計(jì)152.2.3 開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)162.2.4 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)17第3章 總體電路設(shè)計(jì)193.1 總體汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)原理圖193.2 汽車尾燈控制電路的主要工作原理20結(jié)語21參考文獻(xiàn)22致2323 / 26第1章 緒論1.1 本課題研究的背景與意義在現(xiàn)代社會(huì)中，汽車已成為不可缺少的交通工具，其不單單是一種代步工具，還是一種社會(huì)生活水平的象征。但是，汽車在帶給我們方便的同時(shí)，也帶來了大量的交通事故。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，大量事故都是在幾條道

8、路的轉(zhuǎn)彎處發(fā)生或是因?yàn)榍懊娴能囕v突然間剎車，后面的車輛沒有與時(shí)注意等情況下發(fā)生的，所以汽車尾燈作為一種警示燈，其重要性就體現(xiàn)出來了。老式汽車尾燈通常基于傳統(tǒng)的機(jī)械和純電路的控制方式，取決于尾燈系統(tǒng)所采用的硬件來保證它的正常工作的。一旦電路老化或者因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)而引起的接觸問題以與機(jī)械元件變形將不能與時(shí)觸發(fā)電路電源開關(guān)，從而導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障，這類問題是經(jīng)常發(fā)生的。而除了選用更好的硬件系統(tǒng)元件外幾乎沒有別的可靠的方法來避免這類故障的發(fā)生。于是，選用智能型的元件來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控制性是非常必要且有重要意義的1。1.2 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢現(xiàn)代汽車尾燈是19世紀(jì)90年代末由美國哥

9、倫比亞號(hào)汽車把電燈作為前燈和尾燈，最早提出的一種尾燈結(jié)構(gòu)形式。它是在汽車尾燈逐步進(jìn)步的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其中包含了尾燈的光源與其控制系統(tǒng)、反射鏡、照射鏡等。隨著氙氣燈的使用，駕駛的安全性與舒適性得到很大的改善，不僅有助于緩解人們夜間駕駛的緊與疲勞，而且克服了駕駛?cè)藛T的安全問題并使汽車的尾燈使用壽命加長?，F(xiàn)代汽車尾燈控制電路一般是用基于微處理器的硬件電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但因?yàn)橛布娐反嬖诰窒扌?，不能隨意的更改電路的功能和性能，所以可靠性不高，因此對(duì)汽車尾燈控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來了一定的局限性。目前，汽車尾燈控制電路是一種應(yīng)用極為廣泛的設(shè)備，具有很好的性價(jià)比2。汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢是電子化、智能化、信息化和集

10、成化。當(dāng)前國際汽車市場上，汽車電子化競爭非常激烈，電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分普遍。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在國外著名汽車制造廠商中，每輛汽車平均消耗電子產(chǎn)品費(fèi)用占整車的30%左右，其中光微處理器多達(dá)50多個(gè)，越是高檔汽車電子化程度越高。汽車電子最顯著特征是向控制系統(tǒng)化推進(jìn)。用傳感器、微處理器MPU、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個(gè)電子元器件與其零部件組成的電控系統(tǒng)，正獲得極其廣泛市場3。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展,國外大型車燈控制公司已開始采用智能仿真設(shè)計(jì)4。據(jù)報(bào)道，德國的BOSCH公司、HELLA公司和日本的某車燈公司等都已采用仿真設(shè)計(jì)5。自20世紀(jì)90年代以后，隨著CAD、CAM技術(shù)發(fā)展,尾燈電路出現(xiàn)配光仿真設(shè)計(jì)，并采用

11、復(fù)雜的三維空間光線光路計(jì)算6，但國外公開發(fā)表的文獻(xiàn)不多7。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車尾燈控制電路的發(fā)展也日新月異，一體化、輕型化、智能化、美觀化已成為汽車尾燈與其控制電路的必然趨勢8-9。1.3 本課題的主要研究工作1.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，用六個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車尾燈（左右各三個(gè)），用開關(guān)S1、S0選擇控制汽車正常運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)尾燈的情況。（2）設(shè)計(jì)要求：1、汽車正常運(yùn)行時(shí)尾燈全部熄滅；2、汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)左邊的三個(gè)發(fā)光二極管按順序循環(huán)點(diǎn)亮；3、汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)右邊的三個(gè)發(fā)光二極管按順序循環(huán)點(diǎn)亮；4、汽車剎車時(shí)所有的指示燈隨CP脈沖同時(shí)閃爍。

12、設(shè)計(jì)要求具體見表1-1： 表1-1 汽車尾燈顯示狀態(tài)變化表開關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎S1 S0左邊尾燈D1 D2 D3右邊尾燈D4 D5 D60 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 1右轉(zhuǎn)彎燈滅按D4D5D6順序循環(huán)點(diǎn)亮1 0左轉(zhuǎn)彎按D1D2D3順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅1 1臨時(shí)剎車所有尾燈同時(shí)閃爍1.3.2 方案論述與確定方案一本方案利用晶振分頻電路實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CP，觸發(fā)移位寄存器74LS197，從而使移位寄存器循環(huán)輸出狀態(tài)信號(hào)，再配合六個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車和正常運(yùn)行等運(yùn)行情況時(shí)尾燈的閃爍情況控制，實(shí)現(xiàn)燈的循環(huán)點(diǎn)亮。其系統(tǒng)框圖見圖1-1所示。顯示電路移位電路狀態(tài)控制電路晶振分頻電路圖1-1 方案一系統(tǒng)框圖方案

13、二本方案設(shè)計(jì)采用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖電路，產(chǎn)生觸發(fā)由JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)CP實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)；將三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為74LS138譯碼器地址端的輸入信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的循環(huán)控制。通過對(duì)輸入地址碼的改變使譯碼器的不同輸出端有效，再配合六個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車和正常運(yùn)行等運(yùn)行情況時(shí)燈的閃爍情況控制，其中閃爍的頻率控制由555定時(shí)器設(shè)計(jì)完成，而對(duì)于轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈的循環(huán)點(diǎn)亮則由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出作為3線8線譯碼器的地址輸入端實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)框圖見圖1-2所示。顯示、驅(qū)動(dòng)電路 S1 S0 開關(guān)控制電路 譯碼器三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路555構(gòu)成的多諧振蕩電路 圖1-2 方案二的系統(tǒng)框圖在方案模擬時(shí)發(fā)

14、現(xiàn)，方案一可能存在競爭冒險(xiǎn)，這將會(huì)使尾燈在閃爍時(shí)出現(xiàn)不自然的中間過程。方案二電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，且穩(wěn)定性較好，所以選用此方案。第2章 基本理論知識(shí)介紹2.1 主要芯片2.1.1 555定時(shí)器555定時(shí)器是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5k的電阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世界。555定時(shí)器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典。555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓圍寬，可在4

15、.5V16V工作；7555可在3V18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器的部電路框圖與外引腳排列圖見圖2-1。 圖2-1 555定時(shí)器的部電路框圖與外引腳排列圖555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量與自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T與功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決

16、定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。 它的各個(gè)引腳功能如下： 1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端。3腳：輸出端Vo。4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TH處于何電

17、平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變部兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的圍是4.5V16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的圍為3V18V。2.1.2 與非門74LS00與非門是與門和非門的結(jié)合，先進(jìn)行與運(yùn)算，再進(jìn)行非運(yùn)算。與運(yùn)算輸入要求有兩個(gè)，如果輸入都用0和1表示的話，那么與運(yùn)算的結(jié)果就是這兩個(gè)數(shù)的乘積。如1和1（兩端都有信號(hào)），則輸出為1；1和0，則輸出為0；

18、0和0，則輸出為0。與非門的結(jié)果就是對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)先進(jìn)行與運(yùn)算，再對(duì)此與運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行非運(yùn)算的結(jié)果。如圖2-2和圖2-3為與非門兩種邏輯符號(hào)表示。在圖2-2和圖2-3中，A、B為輸入端，C為輸出端。圖2-2 與非門邏輯符號(hào)1圖2-3 與非門邏輯符號(hào)2與非門的狀態(tài)方程為:。其真值表如表2-1所示。 表2-1 與非門真值表ABC001011101110由與非門真值表2-1可得：輸入有0則輸出1，輸入全為1才輸出0。本次設(shè)計(jì)中用到的74LS00是常用的2輸入4與非門集成電路芯片，它的作用就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)與非門，其引腳圖見圖2-4。圖2-4 74LS00引腳圖設(shè)計(jì)中使用的引腳與實(shí)現(xiàn)功能為:。2.1.3 異或

19、門74LS136異或門（Exclusive-OR gate，簡稱XOR gate，又稱EOR gate、EXOR gate）是數(shù)字邏輯中實(shí)現(xiàn)邏輯異或的邏輯門，有2個(gè)輸入端、1個(gè)輸出端。若兩個(gè)輸入的電平相異，則輸出為高電平1；若兩個(gè)輸入的電平一樣，則輸出為低電平0。圖2-5和圖2-6分別為異或門的兩種邏輯符號(hào)表示。圖2-5 異或門邏輯符號(hào)1圖2-6 異或門邏輯符號(hào)2本次設(shè)計(jì)中用到的異或門集成芯片為74LS136，為3輸入4異或門集成電路芯片，其引腳圖見圖2-7。表2-2為其真值表。圖2-7 74LS136引腳圖 表2-2 74LS136真值表A1B1Y1000011101110設(shè)計(jì)中74LS13

20、6中使用的引腳即實(shí)現(xiàn)的功能為：。2.1.4 JK觸發(fā)器74LS76JK觸發(fā)器是數(shù)字電路觸發(fā)器中的一種電路單元。JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能，在各類集成觸發(fā)器中，JK觸發(fā)器的功能最為齊全。在實(shí)際應(yīng)用中，它不僅有很強(qiáng)的通用性，而且能靈活地轉(zhuǎn)換其他類型的觸發(fā)器。由JK觸發(fā)器可以構(gòu)成D觸發(fā)器和T觸發(fā)器。圖2-8為JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)。JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：（2-1）這里表示現(xiàn)態(tài)，表示次態(tài)?，F(xiàn)態(tài)表示時(shí)鐘脈沖來到之前的觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，次態(tài)表示時(shí)鐘脈沖來到之后的狀態(tài)10-11。圖2-8 JK觸發(fā)器邏輯符號(hào)1、鐘控JK觸發(fā)器的電路如圖2-9所示，門G1和G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，門G3和G4構(gòu)成

21、觸發(fā)器引導(dǎo)電路。圖2-9 鐘控JK觸發(fā)器電路圖由圖可見：當(dāng)CP=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP=1時(shí)，觸發(fā)器接受輸入激勵(lì)，發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。根據(jù)基本觸發(fā)器的狀態(tài)方程（2-2）可以得到當(dāng)CP=1時(shí) （2-3）式（2-3）為鐘控JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程。2、主從型JK觸發(fā)器電路圖如圖2-10所示。它由兩個(gè)可控RS觸發(fā)器串聯(lián)組成，分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。J和K是信號(hào)輸入端。時(shí)鐘CP控制主觸發(fā)器和從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)。圖2-10 主從JK觸發(fā)器當(dāng)CP=0時(shí)，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，從觸發(fā)器輸出狀態(tài)與主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)一樣。當(dāng)CP=1時(shí)，輸入J、K影響主觸發(fā)器，而從觸發(fā)器狀態(tài)不變。當(dāng)CP從1變成0時(shí)，主觸發(fā)器的狀態(tài)

22、傳送到從觸發(fā)器，即主從觸發(fā)器是在CP下降沿到來時(shí)才使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的。下面分四種情況來分析主從型JK觸發(fā)器的邏輯功能。(1) J=l，K=l設(shè)時(shí)鐘脈沖到來之前(CP=0)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。這時(shí)主觸發(fā)器的R=K，Q=0，S=J，時(shí)鐘脈沖到來后(CP=l)，主觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。當(dāng)CP從1下跳為0時(shí)，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的R=0，S=1，它也翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。反之，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1。可以同樣分析，主、從觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)成0態(tài)?？梢姡琂K觸發(fā)器在J=1，K=1的情況下，來一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次，即,具有計(jì)數(shù)功能。(2) J=0，K=0設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=0

23、，它的狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP下跳時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=1，S=0，它的輸出為0態(tài)，即觸發(fā)器保持0態(tài)不變。如果初始狀態(tài)為1，觸發(fā)器亦保持1態(tài)不變。(3) J=1，K=0設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。當(dāng)CP=l時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=1，它翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。當(dāng)CP下跳時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=0，S=1，也翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1，當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=1，它保持原態(tài)不變；在CP從1下跳為0時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=0，S=1，也保持1態(tài)。(4) J=0，K=1設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1態(tài)。當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=1，S=0，它翻轉(zhuǎn)成0態(tài)。當(dāng)CP下跳時(shí)，從觸發(fā)器也翻轉(zhuǎn)成0態(tài)。如果

24、觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0態(tài)，當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=1，S=0，它保持原態(tài)不變；在CP從1下跳為0時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=1，S=0，也保持0態(tài)。本次設(shè)計(jì)中使用的JK觸發(fā)器集成芯片為74LS76，74LS76是帶有預(yù)置和清零輸入的雙JK觸發(fā)器，屬于下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，其特性方程同樣為。74LS76觸發(fā)器的引腳如下圖2-11所示，共16個(gè)引腳，其功能表和真值表分別見表2-3和表2-4。圖2-11 74LS76引腳圖JKQn+1功能01Qn保持010置0101置111Qn計(jì)數(shù)（翻轉(zhuǎn)）表2-3 74LS76功能表 表2-4 74LS76真值表JKQn+100Qn01010111Qn2.1.5

25、3線8線譯碼器74LS138譯碼器是一種具有“翻譯”功能的邏輯電路，這種電路能將輸入二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)，按照其原意翻譯成對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。有一些譯碼器設(shè)有一個(gè)和多個(gè)使能控制輸入端，又成為片選端，用來控制允許譯碼或禁止譯碼。74LS138是一種譯碼器 ，由于74LS138有3個(gè)輸入端、8個(gè)輸出端，所以，又稱為3線8線譯碼器。三個(gè)輸入端CBA共有8種狀態(tài)組合（000-111），可譯出8個(gè)輸出信號(hào)Y0-Y7。這種譯碼器設(shè)有三個(gè)使能輸入端，當(dāng)E1與E2均為0，且E3為1時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當(dāng)譯碼器被禁止時(shí)，輸出高電平。當(dāng)一個(gè)選通端E1為高電平，另兩個(gè)選通端E2和E3為低電平時(shí)，可將地址

26、端A、B、C的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：ABC=110時(shí)，則Y6輸出端有效，輸出低電平信號(hào)。圖2-12所示為74LS138的引腳圖。圖中A、B、C為譯碼地址輸入端；E1、E2、E3三個(gè)端口為選通端；Y0Y7為譯碼輸出端（低電平有效）。表2-5為3線8線譯碼器74LS138的功能表。圖2-12 74LS138的引腳圖 表2-5 74LS138的功能表使能端輸入輸出E3E2/E1ABC/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7XHXXXHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHH

27、HHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLHHLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL表中H表示高電平，L表示低電平。在本次設(shè)計(jì)中，通過控制3線8線譯碼器74LS138的輸出端有效(低電平)輸出，選擇性點(diǎn)亮發(fā)光二級(jí)管。2.2 各單元電路設(shè)計(jì)2.2.1 555時(shí)鐘脈沖電路設(shè)計(jì)由于555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾12。而且本次控制電路的設(shè)計(jì)中對(duì)脈沖精度要求不高，只要能實(shí)現(xiàn)可調(diào)即可。故在該單元電路設(shè)計(jì)中選擇采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器作為脈沖產(chǎn)生電路。多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，

28、經(jīng)過一段時(shí)間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器13-14。由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖2-13所示，R1、R2和C1是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端（THR）和低電平觸發(fā)端（TRI）并接后接到R2和C1的連接處，將放電端（DIS）接R1、R2的連接處。圖2-13 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的電路原理圖由于接通電源瞬間，電容C來不與充電，電容器C1兩端電壓UC為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出端（OUT）輸出UO為高電平，放電管截止。這時(shí)，電源經(jīng)R1、R2對(duì)電容C1充電，使電壓Uc

29、按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)Uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為低電平，放電管導(dǎo)通。把Uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間TPH的長短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù)為（R1R2）C1。由于放電管導(dǎo)通，電容C1通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。其維持時(shí)間TPL的長短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，放電時(shí)間常數(shù)隨著C的放電Uc不斷下降，當(dāng)Uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為高電平，放電管截止，Vcc再次對(duì)電容C1充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)?？梢岳斫?，接通電源后，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出端可得矩形波。電路一旦起振后，Uc電壓總

30、是在（1/32/3）Vcc之間變化。圖2-14所示為其工作波形。圖2-14 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的工作波形 根據(jù)圖2-14可以確定振蕩周期為：T=TPH+TPL；振蕩頻率為：f=1/T。2.2.2 三進(jìn)制循環(huán)控制電路設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)，其狀態(tài)圖如表2-6所示。表2-6 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)Qn次態(tài)Qn+1Q1Q0Q1Q0000101101000根據(jù)JK觸發(fā)器的狀態(tài)激勵(lì)方程可得出：J=Q0n ，K=Q1n 。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)JK觸發(fā)器連接實(shí)現(xiàn)。其電路圖如2-15所示。圖2-15 JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖在設(shè)計(jì)中使用一片集成JK觸發(fā)器芯片74LS76來構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2

31、.2.3 開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)中要控制汽車的四種運(yùn)行狀態(tài)，所以至少要通過兩個(gè)開關(guān)的不同閉、合組合來表示四種不同的狀態(tài)。假設(shè)兩個(gè)控制開關(guān)分別為S0、S1。設(shè)譯碼器和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端控制信號(hào)分別為G和A，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，A與現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一端相連接。根據(jù)總體功能表分析與組合的G、A與給定條件開關(guān)（S1、S0、CP）的關(guān)系，真值表如表2-7所示。 表2-7 開關(guān)與控制信號(hào)真值表開關(guān)控制使能信號(hào)S1S0GA000101111011110CP 由表2-7整理可得邏輯表達(dá)式為：（2-4） （2-5）由上式得設(shè)計(jì)開關(guān)控制電路如圖2-16所示。圖2-16 開關(guān)控

32、制電路2.2.4 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)譯碼與驅(qū)動(dòng)顯示電路由74LS138、六個(gè)與非門和六個(gè)反相器組成，74LS138的三個(gè)輸入端C、B、A分別接入S0、Q1、Q0。當(dāng)S1=1，S0=0時(shí)，使能端信號(hào)A=G=1。當(dāng)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00、01、10時(shí)，譯碼器對(duì)應(yīng)輸出端Y0、Y1、Y2依次為低電平有效,經(jīng)與非門與使得與R3、R4、R5相連的指示燈D1 D2 D3按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。同理當(dāng)S1=0，S0=0的時(shí)候指示燈D4 D5 D6按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0,A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為1，為高電平，此時(shí)指示燈全滅，示意汽車正常行駛。而當(dāng)G=0,A=CP時(shí)，所有指示

33、燈將隨CP的頻率循環(huán)閃爍，示意汽車緊急剎車。其譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2-17所示。圖2-17 譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路圖第3章 總體電路設(shè)計(jì)3.1 總體汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)原理圖根據(jù)第二章中各單元電路的設(shè)計(jì)，將555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器、三進(jìn)制循環(huán)控制電路、開關(guān)控制電路和譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行整合調(diào)試，得到所設(shè)計(jì)的汽車尾燈控制電路的總原理圖如圖3-1所示。圖3-1 基于555多諧振蕩器的汽車尾燈控制電路原理圖3.2 汽車尾燈控制電路的主要工作原理汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路與555時(shí)鐘脈沖電路構(gòu)成15-16。開關(guān)控制電路由異或門、二輸入與非門和三輸入與非門

34、等構(gòu)成17；三進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)成用兩片JK觸發(fā)器構(gòu)成；譯碼電路用3線-8線譯碼器74LS138和6個(gè)與非門構(gòu)成18；顯示、驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反向器構(gòu)成19；555時(shí)鐘脈沖電路由555定時(shí)器與電阻、電容構(gòu)成20。汽車左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時(shí)，在555多諧振蕩器所產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖觸發(fā)下，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求循環(huán)點(diǎn)亮。這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)電路所需實(shí)現(xiàn)的功能。兩個(gè)可控制的開關(guān)S0、S1，可產(chǎn)生0 0、0 1、1 0、1 1四種狀態(tài)。 1、開關(guān)置為0 0狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)，所有尾燈全部熄滅。 2、開關(guān)置為0 1狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，尾燈按D4D

35、5D6順序循環(huán)點(diǎn)亮。 3、開關(guān)置為1 0狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，尾燈按D1D2D3順序循環(huán)點(diǎn)亮。4、開關(guān)置為1 1狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車狀態(tài)，所有尾燈隨時(shí)鐘脈沖CP同時(shí)閃爍。例如開關(guān)S1閉合，S0斷開，即開關(guān)S1S0=10，與開關(guān)相連的異或門輸出為高電平“1”，此時(shí)使得3線8線譯碼器的使能端E3有效，3線8線譯碼器正常工作；譯碼器的地址端C端與開關(guān)S0相連，因?yàn)镾0斷開，所以C端為“0”。而三進(jìn)制計(jì)數(shù)器在多諧振蕩器的輸出脈沖觸發(fā)下實(shí)現(xiàn)000110的三進(jìn)制循環(huán)，即譯碼器的BA兩端口輸入信號(hào)依次為000110，結(jié)合此時(shí)C端輸入信號(hào)為“0”，則譯碼器譯碼地址輸入端CBA信號(hào)分別為00000

36、1010，經(jīng)譯碼器譯碼后，譯碼器輸出端Y0Y1Y2循環(huán)為低電平（輸出有效），此時(shí)D1D2D3被循環(huán)點(diǎn)亮。因開關(guān)S0斷開，譯碼器C端為低電平，所以D4D5D6熄滅。這樣就完成了汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈的控制。同理得到在開關(guān)S1S0=00、S1S0=01、S1S0=11時(shí)所設(shè)計(jì)的電路同樣能實(shí)現(xiàn)汽車尾燈正常行駛、右拐彎和緊急剎車控制的功能。結(jié)語通過汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)，使我了解到數(shù)字電路與其芯片的應(yīng)用面之廣泛，功能強(qiáng)大，使用方便。因此，其已廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的各個(gè)方面。這一次汽車尾燈控制電路的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，使我受益匪淺。通過對(duì)自己在大學(xué)幾年所學(xué)的知識(shí)的回顧，并發(fā)揮對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和思考與書面表達(dá)能力，為自己今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)積累了一定的寶貴經(jīng)驗(yàn)。把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練，培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。鑒于本人的水平有限，再加上時(shí)間倉促等原因，本次論文設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)較少，論文中難免會(huì)存在一些錯(cuò)誤和漏洞。因此，希望以后能對(duì)繼續(xù)本課題的研究，使其不斷補(bǔ)充和完善，并將其