汽车尾灯课程设计报告

1课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目：汽车尾灯控制器专业：电气工程及其自动化班级：2009学号20090240315学生姓名：李博时间：2012年2月27日～3月2日―――――――以下指导教师填写―――――分项成绩：出勤成品答辩及考核总成绩：总分成绩指导教师：2课程设计报告要求和成绩评定1报告基本内容前言，目录，任务书，正文，参考文献。2书写用纸A4复印纸。3书写要求主要部分手工双面或单面书写（计算机绘图等指定内容可打印），字迹清楚，每页20行左右，每行30字左右，排列整齐；页码居中写在页面下方；纸面上下左右4侧边距均为2厘米。前言和目录合写作为第一页；参考文献接正文书写，不另起页。公式单占一行居中书写；插图要有图号和图题，图号和图题书写在插图下方；表格要有表号和表题，表号和表题在表格上方书写；物理量单位和符号、参考文献引用和书写以及图纸绘制要符合有关标准规定；有关细节可参考我院《毕业设计成品规范》。4装订装订顺序：封面，前言和目录，任务书，正文及参考文献，图纸，封底；左边为装订边，三钉装订，中间钉反向装订。5成绩评定课程设计成绩由出勤（10分）、报告书写规范性及成品[注]质量（30分）、答辩及考核（60分）三部分成绩合成后折合为优秀（90－100分）、良好（80－89分）、中（70－79分）、及格（60－69分）或不及格（60分以下）。注：成品含义由课程设计任务书规定，除课程设计报告外，还可以包括图纸、计算机程序、制作品、实验或测试方案等。3前言在当今社会中，数字时代已经成为一种现实，并且时刻影响着人们的日常生活，作为数字化的基础——数字电子电路，无疑是至关重要的。数字电路课程设计便是本课程的一种很好的实践,更是加深电子技术理论理解的重要途径，同时有助于培养我们严谨，探索的科学精神。“汽车尾灯控制电路”作为电子技术基础课程的一个实践，利用基本的芯片：双向移位寄存器74LS194，二输入与非门74LS00、四输入与非门74LS20、六反相器74LS04、3-8译码器，555定时器及电阻电容进行搭建。综合数字电路和模拟电路的知识，提升了我们理实际解决问题的能力，有助于增强我们将理论转为实际的意识，是一种很好的锻炼和学习方式。在实际的设计过程中得到了尚志刚，苏士美等老师的鼎力相助，谢谢他们的无私的指导，“汽车尾灯控制电路”才得以顺利完成。再次祝他们工作顺利，万事如意。由于时间紧迫和水平有限，本课程设计报告还存在瑕疵，恳请老师提出指正意见。作者：李博2012年3月2日4目录第一章电子课程设计任务书………………………………………………….…….5第二章单元电路分析………………………………………………………..………..7第三章，控制电路各部分分析与设计……………………………………………93.1自启动三进制计数器………………………………………………………93.2显示驱动电路及其译码电路………………………………………………103.3开关电路…………………………………………………………………………113.4脉冲产生电路……………………………………………………………….…123.5总体电路图……………………………………………………………………..14第四章，电路的安装与调试…………………………………………………….154.3解决措施及效果………………………………………………………………..154.2现象记录与原因分析………………………………………………………….154.1遇到的主要问5题………………………………………………………………..15第五章，主要芯片型号及其引脚说明………………………………………….1574LS194双向移位寄存器，74LS1383—8译码器，74LS00四2输入与非门，74LS04六反相器，74LS20双4输入555定时器引脚图…………………………………………………………………………………….17第六章：原件清单……………………………………………………………18第七章：参考文献及其附录…………………………………………………………19第一章：郑州大学电气工程学院电子课程设计任务书一、课程设计的目的及设计内容电子课程设计是学生在修完“数字电子技术基础”、“模拟电子技术基础”和“电子技术基础实验”后开设的设计课程。目的是锻炼学生综合运用电子技术基础知识以及动手的能力，提高学生使用中规模集成芯片以及调试较大型电子系统的能力，同时了解基本逻辑单元电路在实际生活中的应用，为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。通过课程设计，使学生加强对数字及模拟电子技术的理解，学会查阅资料、方案比较、方案选择以及原理图设计、计算、制作、调试等基本技能，增强分析、解决实际问题的能力。6本设计内容是完成一个汽车尾灯控制器的设计与制作的全过程，包括方案选择、原理图设计、元器件选择、EDA原理图绘制、电路的安装调试与制作、撰写完整的设计报告等。二、主要功能与指标1．设置两个控制开关J1、J2；2．汽车尾灯由六个D1～D6发光二极管构成。尾灯与汽车行驶控制关系为：汽车正常行驶：D1～D6灯灭汽车右转弯：D1～D3灯灭，D4～D6按右循环顺序点亮汽车左转弯：D1～D3按左循环顺序点亮，D4～D6灯灭汽车临时刹车或故障：D1～D6随时钟CP同时闪烁三、主要元器件及仪器设备双向移位寄存器74LS194、二输入与非门74LS00、四输入与非门74LS20、六反相器74LS04、555定时器。发光二极管、开关、电容、电阻等，实验板，稳压电源，万用表。四、设计成品要求1．课程设计报告1份；2．制作成品1套。五、参考资料1．康华光.电子技术基础(数字部分).第四版.北京:高等教育出版社,200072．21IC中国电子网（）3．阎石．数字电子技术基础．第四版．北京：高等教育出版社，19984．自己补充资料六、进度安排进行时间：一周星期一：下达设计任务；查资料、方案设计、原理图设计、元器件选择；星期二：各小组讲解设计方案，检查通过后领元器件及工具；星期三、四：安装、调试，实现各项功能要求；星期五：撰写设计报告，答辩。附：设计框图控制开关驱动控制移位寄存脉冲发生附：设计报告格式要求名称一、设计任务及要求。8二、原理框图：说明各框图的功能及各框图的联系。三、选取元件、参数，列出材料清单，列出集成芯片外管脚图，型号、功能表、部分参数的计算过程。四、所用仪器、设备。五、绘制EDA电路原理图，分析电路工作原理。六、布线、安装、调试：记录过程，出现的问题，解决的方法。七、总结心得体会：感受、想法、新的设想、改进等。八、参考资料第二章：单元电路分析用两路开关模拟汽车运行情况：尾灯与汽车运行状态表表1；尾灯与汽车运行状态表1.2由于汽车左右转弯时三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，9各指示灯与各给定条件（S1,S0,CP,Q1,Q0）的关系如表2（表中0表示灯灭，1表示灯亮状态）。表2;汽车尾灯控制逻辑功能表1.3汽车尾灯控制电路原理框图如图1图1；汽车尾灯控制电路原理框图如图所示控制电路分为显示及其驱动电路，译码电路，三进制计数器产生电路，及其开关控制电路。第三章，控制电路各部分分析与设计3.1自启动三进制计数器10由于目前仅有双向移位寄存器74LS194，但是一般的使用的步骤必须先为寄存器存入初值，因此为了实现计数器的功能，必须使74LS194能够自启动，现设计如下：图2自启动三进制计数器S0=H;S1=L;则选择串行右移QA,QB经过一个组合的与非门接到SR引脚，从而实现自启动三进制计数器的功能。表3：T1,T2随时钟周期的变化3.2显示驱动电路及其译码11电路图3：显示及其驱动电路其显示驱动电路由六个发光二极管管和六个反相器构成；译码电路由3-8线译码器74LS138和六个与非门构成（74LS00）。74LS138的三个输入端A、B、C分别接S1、T2、T1，而T2、T1是三进制计数器的输出端。当S1=0、使能信号EN-A=EN-B=1，计数器的状态为00，01，10时，74S138对应的输出端210,,YYY依次为0有效（543,,YYY信号为“1”无效），即反相器G1~G3的输出端也依次为0，故指示灯321DDD按顺序点亮示意汽车右转弯。若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端654,,YYY依次为0有效，即反相器G4~G6的输出端依次为0，故指示灯654DDD暗顺序点亮，示意汽车左转弯。当EN-B=0，EN-A=1时，74LS138的输出端全为1，G6~G1的输出端也全为1，指示灯全灭灯；当EN-B=0,EN-A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。123.3开关电路由表4知：表4：S1，S2，CP,EN-A,EN-B逻辑关系表EN-BEN-A易知开关产生如图413图4：开关控制电路3.4脉冲产生电路利用555定时器产生多谐振荡，从而在输出端产生脉冲，作为触发信号图5；555定时器多谐振荡电路其原理：设电容的初始电压cU＝０，t＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端THV＝TLV＝０13ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即_1DR，_0DS（1表示高电位，0表示低电位），RS触发器置１，定时器输出01u此时_0Q，定时器内部放电三极管截止，电源ccV经1R，2R向电容Ｃ充电，cu逐渐升高。当cu上升到13ccV时，2A输出由０翻转为１，这时__1DDRS，RS触发顺保持状态不变。所以0t1t期间，定时器输出0u为高电平１。1tt时刻，cu上升到23ccV，比较器1A的输出由１变为０，这时_0DR，_1DS，RS触发器复０，定时器输出00u。12ttt期间，_1Q，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过2R放电。cu按指数规律下降，当cu23ccV时比较器1A输出由０变为１，Ｒ－Ｓ触发器的_DR_1DS，Ｑ14的状态不变，0u的状态仍为低电平。2tt时刻，cu下降到13ccV，比较器2A输出由1变为0，R---S触发器的_DR1，_DS0，触发器处于1，定时器输出01u。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出01u，电容放电时，0u0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。由图5可知，振荡周期12TTT。1T为电容充电时间，2T为电容放电时间。充电时间11212()ln20.7()TRRCRRC放电时间222ln20.7TRCRC矩形波的振荡周期121212ln2(2)0.7(2)TTTRRCRRC因此改变1R、2R和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。3.5总体电路图15图6总体电路图经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以图6汽车尾灯控制器电路原理图将电路分为以下几部分：首先，通过555定时器产生的脉冲信号，该脉冲信号用于提供74LS194时钟信号以构成的三进制计数器和开关控制电路中的四输入与非门的输入信号。其次，74LS194构成的三进制计数器产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门，6个非门以及74LS20提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能第四章，电路的安装与调试4.1遇到的主要问题16按以上设计连接好电路后，看不到明显的现象。4.2现象记录与原因分析灯亮时亮度明显不够；限流电阻太大4.3解决措施及效果将六个电阻换上阻值更小的200R左右，，直接用逻辑开关控制灯。经过验证后，能得出预期效果。第五章，主要芯片型号及其引脚说明图5.174ＬＳ１９４双向移位寄存器引脚图如图７；图７：双向移位寄存器:７４ＬＳ１９４引脚