數(shù)電課程設(shè)計(jì)_汽車尾燈的控制

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流數(shù)電課程設(shè)計(jì)_汽車尾燈的控制.精品文檔.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： * 專業(yè)班級(jí): 電信1405班 指導(dǎo)教師： * 工作單位: 信息工程學(xué)院 題 目: 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)仿真與制作 初始條件：利用中、小規(guī)模集成電路芯片7400、7404、74138、7476、7486 和其它器件實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾燈顯示的控制功能。電路組成框圖如圖1 所示。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1 周內(nèi)完成汽車尾燈控制器電路的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術(shù)要求：設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3 個(gè)指示燈（用

2、發(fā)光管模擬），要求是： 汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。 當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3 個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮。 當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3 個(gè)指示燈按左循順序點(diǎn)亮。 臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。 選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。制作實(shí)際運(yùn)行裝置。3、查閱至少5 篇近5 年參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文用A4 紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時(shí)間安排：1） 第1-2 天，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2） 第3-4 天， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3） 第4-5 天， 電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說明書撰寫。4） 第6

3、 天，上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 目錄摘 要41.總體設(shè)計(jì)51.1主要工作安排51.2設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求51.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)51.2.2設(shè)計(jì)要求51.3方案論述與確定52.主要芯片介紹62.1 555定時(shí)器62.2 與門74LS0882.3 異或門74LS8692.4 二五進(jìn)制計(jì)數(shù)器122.5 3線8線譯碼器74LS138122.6 四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器74LS163143 電路設(shè)計(jì)153.1 555時(shí)鐘脈沖電路模塊153.2 三進(jìn)制循環(huán)控制電路模塊173.3 譯碼顯示電路模塊183.4 總體電路184.仿

4、真194.1 仿真軟件multisim介紹194.2 電路仿真205. 裝配與調(diào)試255.1 裝配與調(diào)試255.2 實(shí)物功能測試256.總結(jié)26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)和卡諾圖的化簡，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

5、碼器及邏輯門電路，使用到3-8譯碼器芯片74LS138、與門芯片74LS08、與非門芯片74LS00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 par

6、t of automotive taillight circuits, which mainly to complete the control and driving function, the specific circuit consists of three parts, which are three binary counter circuit, a state vehicle switch analog circuits and automobile driving state display circuit.In this design, I used the 555multi

7、vibrator circuit to produce pulse generator, to generate a clock pulse CP. In three binary counter circuit, I used the triggers in digital circuit, sequential logic circuit design and the Kano graph simplification, I also used JK trigger chip 74LS76 in this part; in the vehicle running state switch

8、analog circuit part, decoder and a logic gate circuit in Combinatorial Logical Circuit were used, excluding chips like decoder chip 74LS138, AND GDTE chip 74LS08, NAND GATE chip74LS00, OR GATE chip 74LS32 and so on; in automobile driving state display circuit of light-emitting diodes with simulation

9、 shows the normal running of the automobile, turn left, turn right and emergency braking of four states.Keywords: digital circuit 555multivibrator three binary counter trigger diode1. 總體設(shè)計(jì)1.1主要工作安排研究汽車尾燈控制電路是本文的重點(diǎn)，其主要工作安排如下：首先，主要闡述本文研究的背景、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；其次，提出兩種不同的設(shè)計(jì)方案，通過計(jì)算比較采用較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案；再次，對(duì)所選方案中芯片進(jìn)行介

10、紹及設(shè)計(jì)各單元電路；最后，把各單元電路進(jìn)行整合優(yōu)化，得出總的設(shè)計(jì)電路圖，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，并對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求1.2.1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選擇控制汽車運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)尾燈的情況。1.2.2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。1.3方案論述與確定 在設(shè)計(jì)初期共提出兩種設(shè)計(jì)方案：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，

11、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1.3.1所示。顯示電路移位電路狀態(tài)控制電路晶振分頻電路圖1.3.1 方案一的結(jié)構(gòu)示意圖方案二本方案設(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

12、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)算器的輸出作為38譯碼器的地址輸入端實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)框圖見圖1.3.2所示。開關(guān)控制電路顯示、驅(qū)動(dòng)電路譯碼器555多諧振蕩器三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖1.3.2 方案二的結(jié)構(gòu)示意圖在方案模擬時(shí)發(fā)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。2.主要芯片介紹2.1 555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。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，5

13、56（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。555定時(shí)器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。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)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V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。其內(nèi)部電路框圖見圖2.1.1，外引腳排列圖見圖2.1.2。圖2.1.1 555多諧振蕩器內(nèi)部框圖圖2.1.2 555多諧振蕩器的引腳圖5

14、55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)器及施密特觸發(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、電子測量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的內(nèi)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及功率輸出級(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C

15、2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，則可改變內(nèi)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

16、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的范圍是4.5V16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3V18V。2.2 與門74LS08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；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。如圖2.2.1為與門的邏輯符號(hào)表示，圖2.2.2為74LS08D的管腳圖。在圖2.2.2中，A、B為輸入端，Y為輸出端。圖2.2.1 與門的邏輯符號(hào)與非門的狀態(tài)方程為:Y=AB。其真值表如表2.2.1所示。表2.2

17、.1 與門真值表ABY000010100111由與門真值表2.2.1可得：輸入有0則輸出0，輸入全為1才輸出1。本次設(shè)計(jì)中用到的74LS08是常用的2輸入4與門集成電路芯片，它的作用就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)與門，其引腳圖見圖2.2.2。圖2.2.2 74LS08引腳圖設(shè)計(jì)中使用的引腳及實(shí)現(xiàn)功能為:。2.3 異或門74LS86 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)輸入的電平相同，則輸出為低電平0。圖2.3.1和圖2.3.2分別為異或

18、門的兩種邏輯符號(hào)表示。圖2.3.1 異或門邏輯符號(hào)1圖2.3.2 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74LS86，為3輸入4異或門集成電路芯片，其引腳圖見圖2.3.3。表2.3.1為其真值表。圖2.3.3 74LS86引腳圖表2.3.1 74LS86真值表A1B1Y1000011101110設(shè)計(jì)中74LS86中使用的引腳即實(shí)現(xiàn)的功能為：2.4 二五進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90D74LS90是異步二五十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它既可以作二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，又可以作五進(jìn)制和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖2.3.4為74LS90引腳排列，表2.3.2為功能表圖2.3.4 74LS90引腳排列通過不同的連接方式，

19、74LS90可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0(1)、R0(2)對(duì)計(jì)數(shù)器清零，借助S9(1)、S9(2)將計(jì)數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(2)計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(3)若將CP2和QA相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(4)若將CP1與QD相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(5)清零、置9功能。表2.3.2 74LS90功能表如果CP2與Q（A

20、）相連，計(jì)數(shù)脈沖由CP（A）輸入，則構(gòu)成了8432BCD碼異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，碼序?yàn)?Q（）。如果將CP1與（）連接，計(jì)數(shù)脈沖由（）輸入，則構(gòu)成碼。輸出碼序?yàn)椋ǎ槲暹M(jìn)制。2.5 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（000111），可譯出8個(gè)輸出信號(hào)Y0Y7。這種譯碼器設(shè)有三個(gè)使

21、能輸入端，當(dāng)E1與E2均為0，且E1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2.5.1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2.5.1為3線8譯碼器74LS138的功能表。圖2.5.1 74LS138引腳圖表2.5.1 74LS138的功能表使能端輸 入輸 出E3E2.E1ABC/Y

22、0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7XHXXXHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHHHHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLHHLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL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。2.6四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器74LS16374LS163是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻

23、器等很多重要的功能。圖2.6.1為74LS163引腳圖，表2.6.1為其功能表。圖2.6.1 74LS163引腳圖表2.6.1 74LS63功能表輸入輸出CPCRLDPTD3D2 D1 D0 Q3Q2Q1Q0X0XXXXXXX000010XXDCBADCBAX110xXXXX保持X11X0XXXX保持（C=0）1111XXXX計(jì)數(shù)從74LS163功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS163輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1

24、，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS163還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS163可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。3. 電路設(shè)計(jì)3.1 555時(shí)鐘脈沖電路模塊由于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)

25、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，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3.1.1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3.1.1 555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來不及充電，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

26、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)間內(nèi)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)人第二暫穩(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)?？梢岳斫猓油娫春?，電路

27、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電壓總是在（1/32/3）Vcc之間變化。圖3.1.2所示為其工作波形。圖3.1.2 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的工作波形根據(jù)圖3.1.2可以確定振蕩周期為：T=TPH+TPL；TPH對(duì)應(yīng)充電時(shí)間為：TPH=0.7（R1+R2）C；TPL對(duì)應(yīng)充電時(shí)間為：TPL=0.7R2C；振蕩周期為：T=TPH+TPL=0.7(R1+R2)C；振蕩頻率為：f=1/T。當(dāng)取R1=10K,R2=510K,C=1Uf時(shí),可算出產(chǎn)生的頻率為1HZ,即使得振蕩周期為1S3.2三進(jìn)制循環(huán)控制電路模塊本次課程設(shè)計(jì)中，使用四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器7

28、4LS163產(chǎn)生三進(jìn)制循環(huán)控制電路。使能輸入端輸入高電平，芯片可進(jìn)行工作；將輸出QB反饋到預(yù)置數(shù)輸入端LD，從三進(jìn)制循環(huán)控制計(jì)數(shù)器電路圖3.2.1可以看出，此芯片為上升沿出發(fā)，當(dāng)脈沖信號(hào)的上升沿到來時(shí)，由于QB反饋到了預(yù)置數(shù)輸入端，這樣當(dāng)計(jì)數(shù)到QB=1時(shí)，反相器74LS12D輸出0，預(yù)置數(shù)輸入端低電平有效，所以輸出QDQCQBQA分別從0000-0001-0010-0000循環(huán)，完成3進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。2腳接脈沖信號(hào)源，13腳和14腳分別連接3-8線譯碼器74LS138的地址輸入端A和B，三進(jìn)制循環(huán)控制電路如下圖所示:3.2.1 三進(jìn)制循環(huán)控制電路當(dāng)74LS38譯碼器的地址輸入端C接入1時(shí)，輸入循

29、環(huán)為：100-101-110-100；當(dāng)接入0時(shí)，輸入循環(huán)為：000-001-010-000；所以當(dāng)1和0分別對(duì)應(yīng)汽車左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)時(shí)，電路可完成三進(jìn)制循環(huán)點(diǎn)亮汽車尾燈。3.3 譯碼顯示電路模塊這一部分主要使用3-8線譯碼器、6個(gè)與門以及6個(gè)LED燈完成，3-8線譯碼器的地址輸入端A、B、C分別接三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端QA、QB和開關(guān)狀態(tài)01，當(dāng)74LS38譯碼器的地址輸入端C接入1時(shí)，輸入循環(huán)為：100-101-110-100；當(dāng)接入0時(shí)，輸入循環(huán)為：000-001-010-000，所以開關(guān)狀態(tài)1和0可分別對(duì)應(yīng)汽車的右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn)。以汽車左轉(zhuǎn)時(shí)左邊尾燈的點(diǎn)亮為例分析電路原理。當(dāng)譯碼器地址端輸入000時(shí)

30、，YO輸出低電平，經(jīng)過與門后與門輸出低電平在二極管的負(fù)極，由于二極管正極均接在5V高電平上，所以二極管被點(diǎn)亮，而其他輸出端均輸出高電平，二極管均不亮；當(dāng)下一個(gè)脈沖到來時(shí)，地址輸入端輸入001，此時(shí)Y1輸出低電平，Y2被點(diǎn)亮，Y1熄滅；下一個(gè)脈沖上升沿到來時(shí)，Y3被點(diǎn)亮，Y2熄滅，完成一個(gè)左循環(huán)。右邊尾燈的點(diǎn)亮原理同上所述。譯碼控制電路的電路原理圖如圖3.3.1所示。圖3.3.1 3-8線譯碼顯示電路原理圖3.4 總體電路 圖3.4.1為本次設(shè)計(jì)的總體仿真電路原理圖3.4.1 總體電路原理圖4.仿真4.1仿真軟件multisim介紹EDA(Electronic Design Automation

31、）技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計(jì)。一臺(tái)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，從概念的確立，到包括電路原理、PCB版圖、單片機(jī)程序、機(jī)內(nèi)結(jié)構(gòu)、FPGA的構(gòu)建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級(jí)設(shè)計(jì)，再到PCB鉆孔圖、自動(dòng)貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計(jì)算機(jī)上完成。EDA技術(shù)借助計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，可對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行人工難以完成的模擬評(píng)估、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。EDA已經(jīng)成為集成電路、印制電路板、電子整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)手段。美國NI公司（美國國家儀器公司）的Multisim 9軟件就是這

32、方面很好的一個(gè)工具。而且Multisim 9計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)（LABEW 8）（也是美國NI公司的）可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這些在教學(xué)活動(dòng)中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很重要的一點(diǎn)就是：計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)教員的教學(xué)也是一個(gè)很好的提高和促進(jìn)。本次課程設(shè)計(jì)使用的仿真軟件為multisim，版本為13版，Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windo

33、ws為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim具有以下特點(diǎn)：直觀的圖形界面、豐富的元器件、強(qiáng)大的仿真能力、豐富的測試儀器、完備的分析手段、獨(dú)特的射頻（RF）模塊、強(qiáng)大的MCU模塊、完善的后處理、詳細(xì)的報(bào)告以及兼容性好的信息轉(zhuǎn)換。我們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣便可無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，可

34、以較快地完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。4.2 電路仿真圖4.2.1是第一次搭建好的仿真圖，但是在點(diǎn)擊測試按鈕之后，無論左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)還是剎車，燈的閃爍頻率都過快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1Hz的速度。推測必然是圖4.2.2中的555定時(shí)器輸出的脈沖頻率高，經(jīng)分頻器十分頻之后頻率依舊很高，達(dá)不到要求。圖4.2.1 初次設(shè)計(jì)電路原理圖圖4.2.2 初次設(shè)計(jì)的555振蕩器由此我們重新設(shè)計(jì)了555定時(shí)器，由以下計(jì)算得到1Hz的輸出頻率：振蕩周期為：T=TPH+TPL；TPH對(duì)應(yīng)充電時(shí)間為：TPH=0.7（R1+R2）C；TPL對(duì)應(yīng)充電時(shí)間為：TPL=0.7R2C；振蕩周期為：T

35、=TPH+TPL=0.7(R1+R2)C；振蕩頻率為：f=1/T。當(dāng)取R1=10K,R2=510K,C=1Uf時(shí),可算出產(chǎn)生的頻率為1HZ,即使得振蕩周期為1S這樣就可以去掉分頻器，少了一個(gè)芯片之后，簡化了電路。簡化后的555脈沖發(fā)生器如圖4.2.3所示。簡化后的總體電路如圖4.2.4所示。圖4.2.3 改進(jìn)后的555多諧振蕩器圖4.2.4 改進(jìn)后的總體電路圖使用改進(jìn)后的電路調(diào)試之后，得到圖4.2.5所示剎車時(shí)汽車尾燈的閃爍仿真結(jié)果，圖4.2.6為右轉(zhuǎn)時(shí)汽車尾燈循環(huán)點(diǎn)亮的仿真結(jié)果，圖4.2.7為左轉(zhuǎn)時(shí)汽車尾燈循環(huán)點(diǎn)亮的仿真結(jié)果，圖4.2.8為正常運(yùn)行時(shí)的仿真結(jié)果圖4.2.5 剎車時(shí)汽車尾燈仿真圖4.2.6 右轉(zhuǎn)時(shí)汽車尾燈仿真圖4.2.7 左轉(zhuǎn)時(shí)汽車尾燈仿真圖4.2.8 正常運(yùn)行時(shí)汽車尾燈仿真5. 裝配與調(diào)試5.1 裝配與調(diào)試 我和隊(duì)友在multisim仿真結(jié)果出來之后，便去廣埠屯華中數(shù)碼城買了元器件以及電烙鐵、吸錫器等焊接工具。回來之后我們分工合作，隊(duì)友趙思卓負(fù)責(zé)焊接開關(guān)和555定時(shí)器以及分頻器，我負(fù)責(zé)焊接譯碼電路與顯示電路。在焊接的過程中，我們需要上網(wǎng)查閱相關(guān)芯片的各引腳功能，這讓我們學(xué)到了如何使用互聯(lián)網(wǎng)幫助我們學(xué)習(xí)和工作。在上學(xué)期的電工課上學(xué)習(xí)到的焊接電路的知識(shí)讓我們在此次焊接過程中獲益匪淺，而分工合作讓我們很愉快。電