数电课设：汽车尾灯控制电路

课程设计课程名称数字电子技术课题名称汽车尾灯控制电路专业自动化班级1591班学号201501209121姓名黄建龙指导老师程春红2017年03月16日等级:1电气信息学院课程设计任务书课题名称汽车尾灯控制电路姓名黄建龙专业自动化班级1591班学号21指导老师程春红课程设计时间2017.03.06--2017.03.17一、任务及要求任务：假设汽车尾部左右量测各有3个指示灯（用发光二极管模拟）1.汽车正常运行时指示灯全灭；2.右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；3.左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；4.临时刹车时所有指示灯同时闪烁。要求：1.设计思路清晰，给出整体设计框图，画出整机原理图；2.给出具体设计思路，设计各单元电路、电路器件；3.总电路设计；4.进行实验仿真调试，验证设计结果；5.编写设计说明书；6.所有图纸和说明书用计算机打印。二、进度安排第一周：周一：课题内容介绍和查找资料；周二～周三：方案设计，电路仿真，周三下午检查设计方案及仿真结果；周四～周日：周四上午领元器件；安装、调试电路；第二周：周一～周三：安装、调试电路；周四：验收电路，收元器件，整理实验室，撰写设计报告，打印相关图纸；周五：答辩，收设计报告。三、参考资料1.康华光主编.电子技术基础（数字部分），高等教育出版社。2.阎石主编.电子技术基础（数字部分），清华大学出版社。3.任为民主编.电子技术基础课程设计，中央广播电视大学出版社。4.彭介华主编.电子技术课程设计指导，高等教育出版社。5.谢自美主编.《电子线路设计、实验、测试》，华中理工出版社。2目录一、课程设计的任务要求---------------------------------------3二、设计方案-------------------------------------------------42.1、设计思路------------------------------------------------42.2、设计原理------------------------------------------------4三、单元电路（子模块，子程序）分析---------------------------53.1、秒脉冲电路--------------------------------------------53.2、开关控制电路--------------------------------------------63.3、三进制计数器电路----------------------------------------73.4、译码显示驱动电路----------------------------------------8四、系统仿真/测试--------------------------------------------9五、电路安装调试--------------------------------------------10六、元件清单------------------------------------------------11七、总结--------------------------------------------------123一、课程设计的任务要求本次设计的任务是设计、制作一个汽车尾灯显示电路。设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），要求是：1.汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭；2.当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮；3.当汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮；4.临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。根据不同的状态，绘制汽车尾灯和汽车运行状态表如表1-1所示；绘制汽车尾灯控制电路原理框图如图1-1所示。（设左转弯按键为S1，右转弯按键为S0）表1-1汽车尾灯和汽车运行状态表图1-1汽车尾灯控制电路原理框图开关控制行驶状态左尾灯右尾灯S1S0L3L2L1D1D2D300正常运行灯灭灯灭10左转弯按L1L2L3顺序点亮灯灭01右转弯灯灭按D1D2D3顺序点亮11临时刹车所有的尾灯随时钟CP同时闪烁4二、设计方案2.1设计思路本次设计方案主要有四个模块：555构成的多谐震荡电路、开关控制电路、三进制计数器电路和译码显示驱动电路；通过把这四个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，该脉冲信号用于提供给74LS161构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号；其次，74LS161构成的三进制计数器用于产生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个与非门以及74LS10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。2.2设计原理汽车尾灯控制电路：用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯（L1-L3）3个发光二极管；右尾灯（D1-D3）3个发光二极管。用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。当左转弯开关被打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按左循环显示，如图2-2-1；当右转弯开关被打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环显示，如图2-2-2；当急刹车时，6个发光二极管闪烁，如图2-2-3。图2-2-1左转弯显示规律图图2-2-2右转弯显示规律图图2-2-3急刹车显示规律图5三、单元电路（子模块，子程序）分析3.1秒脉冲电路由555定时器构成的多谐振荡电路：由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰，因此采用此方案做为总电路的脉冲信号源。图3-1-1555构成的多谐震荡电路63.2开关控制电路开关控制电路通过控制开关S1和S0的闭合与断开来实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和临时刹车四种状态。S1、S0置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；S1、S0置于10状态时，汽车处于左转弯状态；S1、S0置于01状态时，汽车处于右转弯状态；S1、S0置于11状态时，汽车处于临时刹车状态。设译码器和显示驱动电路的使能端控制信号分别为G和A，G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，A与现实驱动电路中与非门的一端相连接。根据总体功能表分析及组合的G、A给定条件开关（S1、S0、CP）的关系真值表如下表:表3-2-1开关与控制信号真值表由表中整理可得逻辑表达式：G=S1⊕S0A=(S1S0)’+S1S0CP=（S1S0（S1S0CP）’）’图3-2-1开关控制电路开关控制CP使能信号S1S0×GA00×0110×1101×1111CP0CP73.3三进制计数器电路汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码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，各指示灯与各给定条件的关系。逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮）表3-3-1三进制计数器功能表此计数器由74LS161芯片主要构成：利用预置端，当检测到最后一个状态0011时，让LD/端置0，在下一个CP到来时将第一个状态预置到计数器。图3-3-2电路工作状态为0000～0011。其状态图如图3-3-1所示，在初始状态时为00，所以要经过一个脉冲周期进入循环，而在整个工作过程中周期信号是一直和本电路连接的，不会出现循环外的11状态，所以不用担心出现不稳定状态，也就是说从接入电源开始电路就一直处在循环中的。图3-3-1三进制计数器状态转换图图3-3-2三进制计数器电路开关控制S1S0三进制计数器Q1Q0六个指示灯L3L2L1D1D2D300××000000100001100010000100001000000100011000010000001000000111××CPCPCPCPCPCP83.4译码显示驱动电路此电路由74LS138芯片、6个与非门、电阻和发光二极管构成。74LS138芯片简介：74LS138为3线-8线译码器，其工作原理如下：当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可以做数据分配器。表3-4-174LS138的逻辑功能表译码显示驱动电路图如图3-4-1所示：图3-4-1译码显示驱动电路9四、系统仿真/测试1.当汽车正常行驶时，S1S0处于00状态，指示灯全灭。仿真结果在实验仿真过程中已显示。2.当汽车左转，S1S0处于10状态，LED3、2、1循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。3.当汽车右转时，S1S0处于01状态，LED4、5、6循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。4.当汽车临时刹车时，S1S0处于11状态，6盏灯同时闪烁，仿真结果在实验仿真过程中已显示。仿真电路如图4-1所示：图4-1汽车尾灯控制仿真电路图10五、电路安装调试因电路图较为简单，一次接线就调试成功。调试步骤：调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到低电平、2（S0）到低电平，16位逻辑电平显示3，2，1，10，11，12不亮，正常运行调试成功；调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到高电平、2（S0）到低电平，16位逻辑电平显示3，2，1按左循环顺序移动，左转弯调试成功；调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到低电平、2（S0）到高电平，16位逻辑电平显示10，11，12按右循环顺序移动，右转弯调试成功；调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到高电平、2（S0）到高电平，16位逻辑电平显示3，2，1，10，11，12随时钟CP同时闪烁，临时刹车调试成功；如图5-1所示：图5-1实际操作电路接线图11六、元件清单表6-1名称型号领取数量（个）丢失数量备注四2输入与非门74LS002四2输入正与门74LS081三3输入正与非门74LS101四异或门74LS8613线-8线译码器74LS1381二进制同步计数器（异）74LS1611555定时器5551显示器8段共阴1电解电容器10uF2发光二极管6其他电阻44kΩ1电阻200Ω8电阻100kΩ1开关2合计29工具（元件盒、起子、剪刀、镊子、地平线80米）（套）12七、总结《数字电子技术基础》属于电子电路范畴，与我们的专业有较强的联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期暨数电学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的认知，而且还及时、真正的做到了学以致用。通过此次课程设计，我基本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。在拿到课程设计之后，我做了一些准备，比如说上网查资料，请教一些厉害的同学和老师，并重新查阅了书本上对应的知识和以前做过的实验，并认真的完成了电路仿真和实验箱上的安装调试，收获颇多。通过此次课程设计，让我重新温习并巩固了数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，拓展了我的思维，正好印证了孔子的“温故而知新，可以为师矣”，我们本就该温习旧的知识，从而能够得到新的理解与体会。在学习的过程中，我们不仅要自己努力去学，而且还要借鉴那些厉害的人是怎么学的。这就叫“三人行，必有我师矣”。这次课程设计花了近两周的时间，至今我感慨颇多，这十几天可谓是先苦后甜，前几天通过不断的找资料和MULTISIM的不断仿真，为后来的接线调试打下了坚实的基础，也提供了强大的后盾。这次课程设计又让我更加认识到了“实践是检验真理的唯一标准”，理论和实践相结合是非常重要的，理论中得到的结论通过实践是可以检验出来的，通过这样的手段，我们就能不断的提高自身的实际动手能力和