汽车尾灯控制器的电路设计仿真与制作

课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信指导教师：工作单位：信息工程学院题目:汽车尾灯控制器的电路设计仿真与制作初始条件：利用中、小规模集成电路芯片7400、7404、74138、7476、7486和其它器件实现对汽车尾灯显示的控制功能。电路组成框图如图1所示。（也可以使用单片机系统设计）要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周内完成对汽车尾灯控制器的设计、仿真、装配与调试。2、技术要求：设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光管模拟），要求是：汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。当汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮。当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮。临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。制作实际运行装置。3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、2009年6月20~22日，查阅相关资料，学习设计原理。2、2009年6月23~24日，方案选择和电路设计仿真。3、2009年6月25~27日，电路调试和设计说明书撰写。4、2009年6月28日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日图1汽车尾灯控制电路框图目录1设计要求..................................................................................................................12Proteus简介.......................................................................................................23汽车尾灯控制器电路总体方案设计及实现.............................33.1方案构思及设计...........................................................................................33.1.1汽车尾灯显示与汽车运行状态关系.............................................33.1.2汽车尾灯控制电路功能描述...........................................................33.1.3总体原理框图.......................................................................................33.2方案选择及单元电路设计........................................................................43.2.1秒脉冲电路.............................................................................................43.2.2开关控制电路........................................................................................53.2.3三进制计数器电路..............................................................................63.2.4译码与显示驱动电路.........................................................................73.3电路总图及工作原理..................................................................................83.3.1总电路图................................................................................................83.3.2工作原理................................................................................................93.4元器件参数计算............................................................................................94电路分析及仿真结果.................................................................................114.1汽车左转弯仿真结果................................................................................114.2汽车右转弯仿真结果................................................................................114.3汽车临时刹车仿真结果...........................................................................114.4汽车正常运行仿真结果...........................................................................125元器件清单.........................................................................................................136心得体会...............................................................................................................147参考文献...............................................................................................................16武汉理工大学《电子技术基础（数字部分）》课程设计说明书11设计要求设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光管模拟），要求是：a)行驶时，尾灯全部熄灭。b)车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮。c)左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮。d)刹车时，所有指示灯同时闪烁。e)选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。制作实际运行装置。完成电路的设计，并进行仿真。武汉理工大学《电子技术基础（数字部分）》课程设计说明书22PROTEUS简介Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2、MPLAB等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。武汉理工大学《电子技术基础（数字部分）》课程设计说明书33汽车尾灯控制器电路总体方案设计及实现3.1方案构思及设计3.1.1汽车尾灯显示与汽车运行状态关系由于汽车尾灯有4种不同的显示状态，所以需要设置2个开关来控制。假定开关用S1和S0来表示，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表1所示。表1尾灯和汽车运行状态表开关控制S0S1汽车运行状态左尾灯D3D2D1右尾灯D4D5D600正常运行灯灭灯灭10右转弯灯灭按D4D5D6顺序循环点亮01左转弯按D3D2D1顺序循环点亮（左循环）灯灭（右循环）11临时刹车所有尾灯随时钟CP同时闪烁（ps:开关断开,输入为高电平1；开关闭合，输入为低电平0）3.1.2汽车尾灯控制电路功能描述分析以上设计任务，由于汽车正常运行、左转弯、右转弯、临时刹车时，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以可用一个三进制计数器的状态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，各指示灯与各给定条件（S1,S0,CP,Q1,Q0）的关系，及逻辑功能表如表2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。表2汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制S0S1三进制计数器Q1Q06个指示灯D1D2D3D4D5D611XX000000010001100010101000000000001000011000000000010001000100XXCPCPCPCPCPCP3.1.3总体原理框图武汉理工大学《电子技术基础（数字部分）》课程设计说明书4显示驱动电路三进制计数器译码电路秒脉冲电路开关控制电路由表二得出总体框图，如图1所示。图1原理框图3.2方案选择及单元电路设计3.2.1秒脉冲电路方案一：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，而与电路中的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。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路方案二：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。555定时器的管脚图如图3.1所示。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。555定时器引脚图见图2武汉理工大学《电子技术基础（数字部分）》课程设计说明书5图2555定时器的引脚图秒脉冲电路如图3图3秒脉冲电路3.2.2开关控制电路设74LS138与显示驱动电路的使能控制信号为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合的G,A与给定条件（S1,S0,CP）的真值表，如表3所示。表3真值表开关控制CP使能信号S1S0GA00X0101X1110X1111CP0CP武汉理工大学《电子技术基础（数字部分）》课程设计说明书6根据表3经过整理可得逻辑表达式为G=S1○+S0A=S1S0+S1S0CP=S1S0.S1S0CP开关控制电路如图4所示图4开关控制电路3.2.3三进制计数器电路方案一：由J-K触发器构成的三进制计数器由于