汽车尾灯控制电路设计-电子课程设计报告

湖北民族学院信息工程学院课程设计报告书题目:汽车尾灯控制电路设计课程：电子线路课程设计专业：电子信息科学和技术班级：学号：学生姓名：指导教师：2012年12月6日信息工程学院课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）电子信息科学和技术（）设计题目汽车尾灯控制电路设计设计技术参数高电平时间tph低电平时间tpl占空比D脉冲频率f设计要求假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯1、汽车正常运行时指示灯全灭2、右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮3、左转弯时，左侧三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，且警示红灯也跟着闪烁参考资料[1]康华光，陈大钦.电子技术基础—数字部分（第五版）［M].北京：高等教育出版社，2005[2]谢自美.电子线路设计实验测试（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2005[3]马建国.电子系统设计[M].高等教育出版社，2003信息工程系课程设计成绩评定表学生姓名：学号：专业（班级）:电子信息科学和技术课程设计题目：汽车尾灯控制电路设计成绩：指导教师：杨庆老师2012年12月6日汽车尾灯控制电路设计摘要：本电路是由开关控制电路，显示驱动电路，译码电路，脉冲产生电路和三进制计数器五部分组成。由开关控制汽车的运行状态，再通过指示灯显示出来。译码电路是由3-8线译码器74LS138和六个非门构成的。三进制计数器则由双JK触发器75LS76构成。脉冲电路是由555定时器组成的。脉冲电路为三进制计数器提供时钟信号，驱动其循环输出三个状态，再和S1一起作为译码器的三个输入，进而得到相应的输出，最后和S2状态一起控制指示灯的亮灭，从而可以在显示驱动电路中看出汽车的运行状态。关键词：3-8线译码器74LS138、JK触发器75LS76、555定时器、开关控制电路、显示驱动电路、脉冲产生电路、三进制计数器目录1任务提出和方案论证························1.1三进制计数电路··············································1.2脉冲产生电路····················································2总体设计························································2.1尾灯和汽车的运行状态···································2.2总体框图设计···················································3详细设计及仿真·································3.三进制计数器·····················································3.汽车尾灯电路模块·················································3.开关控制电路·····················································3.脉冲产生电路·····················································4总结·······························································参考文献·····························································1任务提出和方案论证1.1三进制计数电路方案一：由D触发器构成的三进制计数器；两个D触发器可由一片双D触发器74LS74芯片实现，以及74LS00和非门和74LS04非门来实现此电路。方案二：由J-K触发器构成的三进制计数器；由于方案二中只需采用一片双J-K触发器74LS76芯片即可，电路结构简单，成本低，而方案一需要三个芯片（至少两个），成本较高，所以选用方案二。1.2脉冲产生电路方案一：石英晶体振荡器；此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而和电路中的R、C的值无关。所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。方案二：由555定时器构成的多谐振荡器；由555定时器构成的多谐振荡器。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。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。由于汽车尾灯的点亮是给人的不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，故选用方案二。用555定时器设计的一个脉冲产生源，占空比约为50%。它产生的频率f约为2HZ，然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.5s，这样就能让人很清楚地明白该汽车的动作以及采取相应的动作从而避免交通事故的发生。故选用方案二2总体设计2.1尾灯和汽车的运行状态尾灯和汽车的运行状态可由表一表示：表一尾灯和汽车的运行状态开关控制运行状态左尾灯右尾灯S1S0D4D5D6D1D2D300正常运行灯灭灯灭01右转弯灯灭按D1D2D3顺序循环点亮10左转弯按D4D5D6顺序循环点亮灯灭11临时刹车所有的尾灯及红色警示灯随时钟CP同时闪烁2.2总体框图设计由于汽车左右转弯时，3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，各指示灯和给定条（S1,S0,CP,Q1，Q0）的关系，即逻辑功能表如表二所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。表二汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制三进制计数器6个指示灯S1S0Q1Q0D6D5D4D1D2D300**000000010000010001000010100000011000001000010100001010000011**CPCPCPCPCPCP由表二可画出其总体框图如图1所示：图1汽车尾灯控制电路原理框图其整体设计的电路图如图2所示：显示、驱动电路译码电路三进制计数器开关控制电路S0S1尾灯电路脉冲产生电路R11.2kR21.2kR31.2k1.2K1.2kR51.2kR61.2k+5v12U1:A74LS0434U1:B74LS0456U1:C74LS041312U1:D74LS041110U1:E74LS0498U1:F74LS04123U2:A74LS00456U2:B74LS001098U2:C74LS00131211U2:D74LS00123U3:A74LS00456U3:B74LS00A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U474LS1381098U3:C74LS0012U5:A74LS04131211U3:D74LS00J4Q15CLK1K16Q14S2R3U7:A74LS76J9Q11CLK6K12Q10S7R8U7:B74LS76+5v+5v=1123U8:A74LS136121312U6:A74LS10R46.6kR76.6k+5v+5vD1LED-YELLOWD2LED-YELLOWD3LED-YELLOWD4LED-YELLOWD5LED-YELLOWD6LED-YELLOWD7LED-RED+5vR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U9555C120nFR85kR925kC29uF图2整体电路图3详细设计及仿真3.1三进制计数器三进制计数器电路图如图3所示：J4Q15CLK1K16Q14S2R3U7:A74LS76J9Q11CLK6K12Q10S7R8U7:B74LS76+5v+5v图3三进制计数器三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成。其原理分析如下：JK触发器的特征方程为：nnnQKQJQ1由电路图可知：110KKnnnnnnQKQJQQKQJQ111111000010nnnQJQKQJ00100101则得nnnQQQ0110nnnQJQKQJ11111011则得nnnQQQ0111由以上所得公式可得三进制计数器的状态表如表三所示：现态次态Q1Q0Q1Q0000101101000表三三进制计数器的状态表则其状态图如下图所示：nnQQ010001即构成了三进制计数器。3.2汽车尾灯电路模块汽车尾灯电路如图4所示：图4汽车尾灯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和六个和非门构成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1=0、使能信号A=G=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G=0，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G=0,A=CP时，指示灯随CP的频率变化而闪烁。3.3开关控制电路开关控制电路如图5所示：10图5开关控制电路原理分析：设74LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A和给定条件（S1、S0、CP）的真值表，如表四所示。表四S1、S0、CP和G、A逻辑功能表开关控制CP使能信号S1S0GA00*0101*1110*1111CP0CP由表四经过整理得逻辑表达式为CPSSSSCPSSSSASSG0101010101由上式即可得如仿真所示的开关控制电路。3.4脉冲产生电路脉冲产生电路如图6所示：图6脉冲产生电路其高电平时间为：CRRtph217.0低电平时间为：CRtpl27.0占空比:HZFDmstmstRRRtttDplphplphph158.2%8.539.2130.2502212仿真结果如下：右转弯：S1关闭，S0打开左转弯：S1打开，S0关闭临时刹车：S1打开，S0打开4总结通过此次的课程设计，使我了解到了我们进行数字逻辑课程设计是我们理论联系实际的最好的途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析和设计的基本知识和理论，更加熟悉各种规模的逻辑器件，为以后的学习奠定基础。我是通过数字电路，电子线路设计实验测试和电子系统设计来设计尾灯控制电路的，这使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。参考文献[1]康华光，陈大钦.电子技术基础—数字部分（第五版）［M].北京：高等教育出版社，2005[2]谢自美.电子线路设计实验测试（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2005[3]马建国.电子系统设计[M].高等教育出版社，2003