數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)：汽車尾燈燈控制電路

JINGGANGSHANUNIVERSITY《數(shù)字電路》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

題目：汽車尾燈控制電路學(xué)號(hào)：1809106038姓名：吳邪班級(jí)：18通信一班教師：陳田

2020年06月07日目錄TOC\o"1-1"\h\u13395第一章汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì) 第一章汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)說明汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路，在日常的生活中有著很廣泛的用。汽車行駛時(shí)，會(huì)出現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車四種情況，針對(duì)這四種情況可以設(shè)計(jì)出汽車尾燈的控制電路來表示這四種狀態(tài)。設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，技術(shù)指標(biāo)如下：假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）；汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。在汽車行駛過程中，汽車尾燈會(huì)根據(jù)汽車行駛的狀態(tài)相應(yīng)的發(fā)生改變1.2技術(shù)指標(biāo)·汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅·汽車右轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)三個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮·汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)三個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮·汽車剎車時(shí)指示燈全亮第二章設(shè)計(jì)方案論證2.1可行性分析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)電路構(gòu)成。由于汽車左或右轉(zhuǎn)彎時(shí)，三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(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點(diǎn)亮。首先，設(shè)置兩個(gè)可控制的開關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)。開關(guān)置為00狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)。開關(guān)置為01狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。開關(guān)置為10狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。開關(guān)置為11狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車的狀態(tài)。其次，設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)所需達(dá)到功能。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可用兩片D觸發(fā)器構(gòu)成。譯碼電路可用3線—8線譯碼器74LS138和6個(gè)與非門構(gòu)成。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。即開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路顯示、驅(qū)動(dòng)電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器譯碼電路圖2-１原理框圖2.2列出尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài)表開關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左尾燈右尾燈S1S2D1D2D3D4D5D600正常運(yùn)行燈滅燈滅01右轉(zhuǎn)彎燈滅按D4D5D6順序循環(huán)點(diǎn)亮10左轉(zhuǎn)彎按D3D2D1順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅11臨時(shí)剎車所有的尾燈隨時(shí)鐘CP同時(shí)閃爍圖2-2尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài)表由于汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，三個(gè)燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計(jì)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(diǎn)亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件（S1、S2、CP、Q1、Q0）的關(guān)系，即邏輯功能表如表2所示（表中0表示燈滅狀態(tài)，1表示燈亮狀態(tài)）。開關(guān)控制三進(jìn)制計(jì)數(shù)器六個(gè)指示燈S1S2Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010001100001000000100000011000011000100001000010000011XXCPCPCPCPCPCP圖2-3汽車尾燈控制邏輯功能表2.3總體框架由上表得出總體框圖，開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路顯示、驅(qū)動(dòng)電路譯碼電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器尾燈電路S1S2圖2-4總體框架設(shè)計(jì)單元電路3.1開關(guān)控制電路＆＆=1＆＆1S1S2+5v+5vGACP74LS8674LS0074LS10圖3-1開關(guān)控制電路圖電路通過控制開關(guān)A、B的斷開和閉合，實(shí)現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車四種狀態(tài)。AB置為00狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)。AB置為01狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。AB置為10狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。AB置為11狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車的狀態(tài)。開關(guān)控制電路。設(shè)74LS138和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端信號(hào)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（S1、S2、CP）的真值表，結(jié)果整理得邏輯表達(dá)式為：由上式得開關(guān)控制電路開關(guān)控制CP使能信號(hào)S1S2GA00×0101×1110×1111CP0CP圖3-2開關(guān)控制電路真值表3.2譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路U1U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5VCC5VR3200R4200R5200R6200R7200R8200U4A74LS00DU5A74LS00DU6A74LS00DU7A74LS00DU8A74LS00DU9A74LS00DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04DU14A74LS04DU15A74LS04DLED1LED2LED3LED4LED5LED6VCC28272625242322212019181716141312111098765430CＢAＧ圖3-3譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路3.3三進(jìn)制計(jì)數(shù)器U2AU2A74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2U2B74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2VCC5VVCC312AB圖3-4三進(jìn)制計(jì)數(shù)器三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路可由雙JK觸發(fā)器74LS76構(gòu)成。1J1J1K1Q12J2K2Q274LS76“1”“1”CPQ0Q174LS76圖3-5雙JK觸發(fā)器７４LS７６采用CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，當(dāng)CP由1跳變?yōu)?時(shí)，觸發(fā)器的輸出依據(jù)J和K的狀態(tài)而定。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)圖３－６J－K觸發(fā)器狀態(tài)表采用CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，當(dāng)CP由1跳變?yōu)?時(shí)，觸發(fā)器的輸出依據(jù)J和K的狀態(tài)而定。由雙JK組成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯功能表汽車尾燈電路其顯示驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反相器構(gòu)成，譯碼電路由3－8譯碼器74LS138和6個(gè)與非門構(gòu)成。74LS138的三個(gè)輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端。當(dāng)S1＝1，S2＝0時(shí)，使能信號(hào)A＝G＝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、、依次為0有效（、、信號(hào)為“1”無(wú)效），即反相器G1～G3的輸出也依次為0，故指示燈D3→D2→D1按順序點(diǎn)亮示意汽車左轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S1＝0，S2＝1時(shí)，則74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端、、依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點(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，G1~G6的輸出端也全為1，指示燈全滅；當(dāng)G＝0,A=CP時(shí)，指示燈隨CP的頻率閃爍。圖３－７汽車尾燈顯示驅(qū)動(dòng)電路3.4時(shí)鐘脈沖電路由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖所示。28.86k28.86kR157.72kR210nFC10nFCf12VVsLM555CMTimerGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI208761CP圖３－８５５５定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路接通電源后，電容C被充電，Vc上升，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，此時(shí)Vo為低電平，電容C通過R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc下降到1/3Vc時(shí)，觸發(fā)器又被復(fù)位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。周期T為：T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C這樣，通過控制電容充放電時(shí)間，使多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。設(shè)計(jì)汽車尾燈總體電路GG16G15＋5V12111＆1＆1＆1＆1＆1＆Y2Y1Y0Y4Y5Y674LS138G1200×6D1~D6G1~G674LS04G7~G1274LS00125134678910+5V＆1J1K1Q12J2K2Q“1”“1”Q0Q174LS76AG＆＆&＝12G13G14＋5VCPG13~G1474LS00G16~G1774LS10G17A2A1A0G1574LS86S2S1圖４－１汽車尾燈總體電路圖第五章仿真與調(diào)試5.1性能的測(cè)試?yán)肕ultisim10進(jìn)行測(cè)試和仿真。5.2安裝調(diào)試過程根據(jù)仿真電路圖，簡(jiǎn)單改裝后將電路連至電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)儀上。其中：

或非門，或門，與門，非門共同使用幾個(gè)有相應(yīng)功能的集成電路。過程：從開關(guān)電路開始；完成555定時(shí)器的參數(shù)設(shè)置，并連接開關(guān)電路；測(cè)試555定時(shí)器的脈沖信號(hào)；完成74LS161的連接；完成兩個(gè)74LS138的連接；完成尾燈控制電路；最后檢測(cè)。5.3仿真電路圖經(jīng)過多次調(diào)整，得到最終的模擬仿真圖如下：圖５－１模擬仿真圖通過改變K0，K1，K2開關(guān)的閉合情況，得到對(duì)應(yīng)編碼的車輛運(yùn)行狀態(tài)下，尾燈的狀態(tài)。得到功能表如下：狀態(tài)編碼K2K1K0狀態(tài)0000正常1001正常2010左轉(zhuǎn)3011左轉(zhuǎn)，剎車4100右轉(zhuǎn)5101右轉(zhuǎn)，剎車6110剎車7111倒車圖５－２汽車尾燈控制電路功能表詳細(xì)說明如下：狀態(tài)0和1汽車正常行駛時(shí)，汽車尾部左右兩側(cè)的指示燈不亮狀態(tài)；狀態(tài)2汽車左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng))，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，右側(cè)的指示燈全滅；狀態(tài)3左轉(zhuǎn)彎剎車時(shí)，左側(cè)的三個(gè)尾部燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，右側(cè)的燈全亮。狀態(tài)4汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng))，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，左側(cè)的指示燈全滅；狀態(tài)5右轉(zhuǎn)彎剎車時(shí)，右側(cè)的三個(gè)尾部燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，左側(cè)的燈全亮.狀態(tài)6汽車臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)處于閃爍狀態(tài)。狀態(tài)7倒車時(shí)，尾部左右兩側(cè)各一個(gè)燈處于閃爍狀態(tài)。第六章心得體會(huì)這次總的說來收獲很大，但在獨(dú)立設(shè)計(jì)過程中著實(shí)也遇到了不少困難。比如開始時(shí)不知用什么邏輯器件使輸出為001、010、100的循環(huán)，以使指示燈按一定的順序依次點(diǎn)亮，后經(jīng)過與同學(xué)的討論最終使問題得到了解決，我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正投入時(shí)才發(fā)現(xiàn)樂在其中。一開始對(duì)軟件不熟悉，剛進(jìn)行上機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)很不順手，遇到不少麻煩，經(jīng)過自己的學(xué)習(xí)和老師的指導(dǎo)，才完成了電路的設(shè)計(jì)并成功進(jìn)行了仿真。通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)數(shù)字集成芯片應(yīng)用方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真摯，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。設(shè)計(jì)讓我感觸很深。通過這次課程設(shè)計(jì)，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(jì)的一般步驟和方法；科研過程的艱辛和思考對(duì)科研的重要性，及其如何提高實(shí)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。也了解了所學(xué)課程在實(shí)際生活中的應(yīng)用。在此次課程設(shè)計(jì)中不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)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(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這也是之后最讓我們受益匪淺的。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能苦中作樂。附錄實(shí)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備：名稱數(shù)量參數(shù)及其備注74LS1382555定時(shí)器174