数电课程设计-汽车尾灯

数字逻辑电路实训课题汽车尾灯控制器专业电子信息工程班级电子Z121班姓名袁涛2012022030312016年5月20日2目录第1章概述..............................................................................................................................................3第2章方案论证......................................................................................................................................4第3章电路设计......................................................................................................................................63.1时钟脉冲电路..............................................................................................................................63.2开关控制电路..............................................................................................................................63.3三进制计数器..............................................................................................................................73.4译码、显示驱动电路..................................................................................................................8第5章结论............................................................................................................................................10第7章课设体会及合理化建议............................................................................................................12参考文献....................................................................................................................................................13附录I总电路图.....................................................................................................................................14附录II元器件清单...............................................................................................................................153第1章概述汽车尾灯控制电路是很常见的工作电路，在日常的生活中有着很广泛的应用。汽车行驶时，会出现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车四种情况，针对这四种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态。设计一个汽车尾灯的控制电路，技术指标如下：（1）假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟）；（2）汽车正常运行时指示灯全灭；（3）汽车左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；（4）汽车右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；（5）汽车刹车时，所有指示灯同时闪烁。4第2章方案论证方案一：汽车尾灯控制电路主要由D触发器逻辑电路，左、右转控制电路、刹车控制电路构成。首先将脉冲信号CLK提供给D触发器逻辑电路。用三片D触发器设计一个逻辑电路可以产生001、010、100的循环信号。将此信号作为左转、右转的原始信号。设置左、右转控制开关。通过开关的控制将左转、右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左、右的三个汽车尾灯上。这部分电路起电路分拣的作用。设置刹车控制开关将脉冲信号CLK提供给刹车控制电路。当开关置为刹车信号时，分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随着时钟信号CLK全部闪烁的功能。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。方案一原理框图如图1所示。图1方案一原理框图5方案二：汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示、驱动电路构成。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。首先，设置两个可控制的开关，可产生00、01、10、11四种状态。开关置为00时，表示汽车处于正常运行状态。开关置为01时，表示汽车处于右转弯状态。开关置为10时，表示汽车处于左转弯状态。开关置为11时，表示汽车处于刹车状态。其次，设计电路实现所需达到的功能。三进制计数器可用两片D触发器构成。译码电路可用3线—8线译码器74LS138和6个与非门构成。显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成。方案二的原理框图如图2所示。图2方案二的原理框图最终方案为方案二。6第3章电路设计3.1时钟脉冲电路由555定时器构成的多谐振荡器电路如图3所示。图3由555构成的多谐振荡器接通电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C1通过R10和T放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期T=(R9+2R10)C1Ln2≈0.7（R9+2R10）C13.2开关控制电路开关控制电路如图4所示。图4开关控制电路7电路通过控制开关A、B的断开和闭合，实现正常行驶，左转弯，右转弯，刹车四种状态。AB置为00状态时，表示汽车处于正常运行的状态。AB置为01状态时，表示汽车处于右转弯的状态。AB置为10状态时，表示汽车处于左转弯的状态。AB置为11状态时，表示汽车处于刹车的状态。3.3三进制计数器原理图如图5所示。图5三进制计数器原理框图三进制计数器状态表如表1所示。表1三进制计数器状态表8三进制计数器状态转换图如图6所示。图6三进制计数器状态转换图本设计采用一片双JK触发器74LS76即可，结构简单，成本低，实现稳定。3.4译码、显示驱动电路译码、显示驱动电路如图7所示图7译码、显示驱动电路其显示驱动由6个发光二极管和6个反向器构成。译码电路由3线-8译码器74LS138和6个与非门（74LS00）构成。74LS138的三个输入端A、B、C分别接Q0、Q1、S1，而Q0、Q1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，74LS138对应的输出端Y0、Y1、Y2依次为0有效（Y3、Y4、Y5信号为“1”无效），即反向器G1-G3的输出端也依次为0，故指示灯U25、U24、U22按顺序点亮示意汽车左转弯。若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端Y4、Y5、Y6依次为0有效，即反向器G4-G6的输出端依次为0，故指示灯U27、U26、U23按顺序点亮示意汽车右转弯。当G=0，A=1时，74LS138的输入端全为1，G1-G6的输出端也全为1，指示灯全灭。当G=0，A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。9图8正常行驶仿真结果10第5章结论电路的主要特点是选用简单的元器件，充分利用所学知识。通过仿真结果可以看出，符合任务书中所要求的性能指标，完成所需功能。11第6章性价比本电路采用的都是简单且常见的元器件，价格相对便宜，性能基本符合技术要求。适用于对技术要求不是十分严格的电路。因此，本电路的性价比较高。12第7章课设体会及合理化建议这次总的来说收获很大，但在独立设计过程中着实遇到了不少困难。比如开始时不知用什么逻辑器件使输出为001,010,100的循环，以使指示灯按一定的顺序依次点亮，后经过与同学的讨论最终使问题得到了解决，我想这也是最吸引我们的地方，当真正投入时才发现乐在其中。一开始对软件不熟悉，刚进行上机设计时很不顺手，遇到不少麻烦，经过自己的学习和老师的指导，才完成了电路的设计并成功进行了仿真。13参考文献[1]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：高等教育出版社，2006年[2]刘修文主编.实用电子电路测试与实验.[M]北京：中国电力出版社，2005年[3]朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京：清华大学出版社，2004年[4]路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京：北京交通大学出版社，2004年[5]谢自美主编.电子线路设计实验测试.[M]武汉：华中科技大学出版社，2006年14附录I总电路图15附录II元器件清单序号编号名称型号数量1R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8电阻200Ω82R9电阻100kΩ13R10电阻50kΩ14U22、U23、U24、U25、U26、U27发光二极管Φ565U1A、U2BJK触发器74LS7626U7A、U15A、U16A、U17A、U18A、U19A、U20A非门74LS0477U5A、U6A、U9A、U10A、U11A、U12A、U13A、U14A与非门74LS0088U8A与非门74LS1019J1、J2开关SPST210U21555计时器LM555CM111U3译码器74LS138112U4A异或门74LS1361