汽車尾燈控制電路課程設(shè)計.docx

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1、電子技術(shù)課程設(shè)計報告課題：汽車尾燈控制電路 班級 通信1142 學(xué)號 1141320225 學(xué)生姓名 陸超 專業(yè) 通信工程 指導(dǎo)教師 電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)小組 淮陰工學(xué)院電子信息工程學(xué)院2016年1月目錄1、設(shè)計任務(wù)和目的11.1設(shè)計任務(wù)11.2設(shè)計目的12、設(shè)計要求13、設(shè)計原理14、單元模塊分析34.1 開關(guān)控制電路34.2時鐘脈沖發(fā)生電路44.3三進(jìn)制計數(shù)電路543.1由JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路64.3.2由74Ls161構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路74.4 譯碼輸出電路85、主要門電路及引腳功能介紹105.1 555集成定時器105.2 74LS04125.3 74LS00125.4 7

2、4LS86136、總的電路圖147、仿真結(jié)果158、心得體會159、參考文獻(xiàn)161、設(shè)計任務(wù)和目的1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一汽車尾燈控制電路。1.2設(shè)計目的培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用電路設(shè)計和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)電子類的知識。通過課程設(shè)計，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：1、獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力； 2、綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力； 3、查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；4、繪制電路圖的能力； 5、編寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。2、設(shè)計要求1、 三LED燈左循環(huán)點亮，以1Hz左右頻率閃爍，分別以左

3、轉(zhuǎn)、右循環(huán)點亮代表左、右轉(zhuǎn)；正常行駛時，全不亮；剎車時，全亮。2、 畫出總體電路圖；給出主要單元電路和元器件參數(shù)計算、選擇；提交格式規(guī)范、符合要求，內(nèi)容完整的設(shè)計報告。3、 分析設(shè)計電路的工作原理，如采用時序邏輯電路，應(yīng)畫出時序圖。3、設(shè)計原理根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書的要求，以及汽車尾燈邏輯關(guān)系分析，設(shè)計該電路大體需要開關(guān)控制電路，顯示驅(qū)動電路，譯碼電路，尾燈狀態(tài)顯示電路以及三進(jìn)制計數(shù)器來控制LED燈的循環(huán)點亮。其控制關(guān)系如圖1所示?？傮w電路圖如圖2所示。圖1 設(shè)計電路功能結(jié)構(gòu)框圖設(shè)置兩個狀態(tài)控制變量來區(qū)分汽車尾燈的四種不同的顯示模式。假定用開關(guān)S1,S2進(jìn)行顯示模式控制，當(dāng)S1、S2分別為0、0時

4、，表示正常行駛尾燈都熄滅狀態(tài)，當(dāng)S1、S2分別為0、1時，表示汽車將要右轉(zhuǎn)彎行駛，此時汽車右側(cè)尾燈按右循環(huán)閃爍，當(dāng)S1、S2分別為1、0時，表示汽車將要左轉(zhuǎn)彎行駛，此時汽車左側(cè)尾燈按左循環(huán)閃爍，當(dāng)S1、S2分別為1、1時，表示汽車將要急剎車，此時所有尾燈同時閃爍。根據(jù)以上狀態(tài)可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀系表，如表1所示。整個電路邏輯功能如表2。表1 汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系表控制變量S1 S2汽車運(yùn)行狀態(tài)左側(cè)指示燈L1 L2 L3右側(cè)指示燈L4 L5 L60 0正向行駛熄滅狀態(tài)熄滅狀態(tài)0 1右轉(zhuǎn)行駛熄滅狀態(tài)按L4 L5 L6向右依次點亮1 0左轉(zhuǎn)行駛按L1 L2 L3向左依次點

5、亮熄滅狀態(tài)1 1剎車左右三盞燈同時亮表2 電路邏輯功能表S1S2EAA2LED1LED2LED3LED4LED5LED600011111101110111111011111101111010110111111011111101100000004、單元模塊分析4.1 開關(guān)控制電路圖2 開關(guān)控制電路圖由S1與S2通過一個異或門來控制74LS138譯碼器是否工作，S1和S2還共同控制LED燈一端的輸入。當(dāng)74LS138譯碼器正常工作的時候，開關(guān)S2通過一個非門來控制74LS138譯碼器的A2端口，0與1分別代表S2的兩種不同狀態(tài)，當(dāng)S2為0的時候控制74LS138譯碼器Y0，Y1,Y2端口的輸出。當(dāng)

6、S2為1的時候控制74LS138譯碼器Y4，Y5,Y6端口的輸出。從而達(dá)到三LED燈左循環(huán)點亮，以1Hz左右頻率閃爍，分別以左轉(zhuǎn)、右循環(huán)點亮代表左、右轉(zhuǎn)；正常行駛時，全不亮；剎車時，全亮的效。4.2時鐘脈沖發(fā)生電路圖3 NE555電路圖如圖3的電路圖，可以產(chǎn)生矩形脈沖發(fā)生器。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電壓和溫度的影響很小。與課程聯(lián)系密切，所以采用此方案。再由于此電路對時鐘脈沖沒有嚴(yán)格的要求，可以把電阻、電容的值設(shè)定為比較合適并常見的值。電容充電過程的初始狀態(tài)為1/3Vcc，終止?fàn)顟B(tài)為2/3Vcc，穩(wěn)定狀態(tài)為Vcc，充電的

7、時間常數(shù)為1=（R1+R2）C2。電容放電過程中，由于晶體管基本處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，兩端的電壓很低，因此供電電源對放電電路影響很小，放電時的初始狀態(tài)為2/3Vcc，終止?fàn)顟B(tài)為1/3Vcc，穩(wěn)定狀態(tài)為0，放電的時間常數(shù)為2=R2C2。根據(jù)這些條件，結(jié)合一階電路暫態(tài)過程的三要素法，可以計算出充電過程所用的時間。充電過程的方程式：2/3Vcc=Vcc+(1/3Vcc-Vcc)e(t1/(RC2）充電所用時間，即脈沖維持時間：t1=（R1+R2）C2ln2=0.7(R1+R2)C2放電過程的方程式: 1/3Vcc=0+(2/3Vcc-0)e(t2/(RC2)放電所用時間，即脈沖低電平時間：t2=R2C2

8、ln2=0.7R2C2所以，脈沖周期時間為t=t1+t2=0.7(R1+R2)C2+0.7R2C2=0.7(R1+2R2)C2脈沖頻率為f=1/t=1/(0.7(R1+2R2)C2)=1.43/(R1+2R2)C2) 圖4 NE555管腳圖1腳接地，2腳為觸發(fā)輸入端（TR），3腳為輸出端（OUT），4腳是復(fù)位端（RST），5腳是控制端，6腳為閥值端（TH)，7腳為放電端（DIS），8腳是電源端。2腳和6腳是互補(bǔ)的，2腳只對低電平起作用，6腳只對高電平起作用。4.3三進(jìn)制計數(shù)電路三進(jìn)制計數(shù)電路可以由JK觸發(fā)器構(gòu)成，也可以由74Ls161等構(gòu)成，下面就簡單的介紹JK觸發(fā)器和74LS161構(gòu)成的三進(jìn)

9、制計數(shù)電路。74LS76是帶有置位和清零的雙J-K觸發(fā)器，每個觸發(fā)器都有一個單獨(dú)的清零置“1”輸入端，有Q互補(bǔ)輸出。74LS76有預(yù)置和清零功能，有16個引腳，功能表見表4,74LS76是下降沿觸發(fā)的。43.1由JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路圖5.1三進(jìn)制計數(shù)電路圖 圖5.2 74LS76管腳圖（1) 當(dāng)PR=0,CLR=1時，不論J,K如何變化，觸發(fā)器的輸出為零，即觸發(fā)器為“0”態(tài)。由于清零與CP脈沖無關(guān)，所以稱為異步清零。（2) 當(dāng)PR=1,CLR=0時，不論J,K如何變化，觸發(fā)器可實現(xiàn)異步置數(shù)，寄觸發(fā)器處于“1”態(tài)。（3) 當(dāng)PR=1,CLR=1時，只有在CP脈沖下降沿到來時，根據(jù)J,K

10、端的取值決定觸發(fā)器的狀態(tài)，如無CP脈沖下降沿到來，無論有無輸入數(shù)據(jù)信號，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。4.3.2由74Ls161構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路圖6.1三進(jìn)制計數(shù)電路圖 74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，圖6.2 74LS161管腳圖管腳圖介紹： 時鐘CP和四個數(shù)據(jù)輸入端P0P3 清零/MR 使能CEP，CET 置數(shù)PE 數(shù)據(jù)輸出端Q0Q3 以及進(jìn)位輸出TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET)表3 74LS161功能表從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計數(shù)器輸出Q3、Q2、

11、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復(fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。Q3通過一個非門來控制RD端清零，當(dāng)當(dāng)計數(shù)到Q3為1的強(qiáng)制清零，從而達(dá)到三進(jìn)制顯示的狀態(tài)。4.4 譯碼輸出電路圖7 譯碼輸出電路

12、圖此電路采用74LS1383線-8線譯碼器。其功能表如表4。該譯碼器有3位二進(jìn)制輸入A0，A1，A2，它們共有8種狀態(tài)的組合，即可譯出8個輸出信號Y0Y7,輸出為低電平有效。同時還設(shè)置了E1，E2,E3三個使能輸入端，只有當(dāng)E1=1，E2=E3=0時，該譯碼器才屬于工作狀態(tài)。6個LED是共陽極輸入，所以當(dāng)輸入為0的時候，LED 燈亮。由74LS 138譯碼器的輸出端與S1和S2控制的輸入端相與非然后再利用一個非門得到所需要的輸出結(jié)果。當(dāng)74LS138譯碼器不工作的時候，它的輸出端全為1，這個時候由S1和S2的狀態(tài)來控制6個LED的全亮或者全滅。表4 74L3138功能表輸入輸出E3E2E1A2

13、A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7XHXXXXHH HHHHHHXXHXXXHHHHHHHHLXXXXXHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLLHHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL5、主要門電路及引腳功能介紹5.1 555集成定時器圖8 555管腳圖管腳1（GND）：接地參考端；管腳2（TL）：低電平觸發(fā)端，由此輸入外觸發(fā)脈沖。當(dāng)2端的輸入電壓高于VCC時，C2的輸出為1；當(dāng)輸入電壓低于VCC時，C2的輸出為0，使基本RS 觸

14、發(fā)器置1。管腳3（OUT）：輸出端，輸出電流可達(dá)200mA，因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器、指示燈等。輸出高電壓低于電源電壓 VCC約13V。管腳4（ ）：復(fù)位端，由此輸入負(fù)脈沖，觸發(fā)器直接復(fù)位成0。管腳5（CO）：電壓控制端，在此端可外加一電壓以改變比較器的參考電壓。為防止干擾的引入，不用時應(yīng)經(jīng)電容（0.01uF）接地。管腳6（TH）：高電平觸發(fā)端，由此輸入外觸發(fā)脈沖。當(dāng)6端的輸入電壓低于 VCC時，C1的輸出為1；當(dāng)輸入電壓高于 VCC時，C1的輸出為0，使基本RS 觸發(fā)器復(fù)位成0。管腳7（D）：放電端，受控于RS 觸發(fā)器的端，當(dāng)=0時，T截止；當(dāng)=1時，T導(dǎo)通，若7腳外接電容C

15、，則該電容可通過三極管T放電。管腳8（VCC）：電源端，可在4.518V范圍內(nèi)使用。在外觸發(fā)脈沖作用下的工作狀態(tài)見表4表5 555集成定時器功能狀態(tài)表5.2 74LS04 圖9 74LS04管腳圖表6 非門真值表AL01105.3 74LS00表7 與非門真值表ABL001011101110 圖10 74LS00管腳圖5.4 74LS86表8 異或門真值表ABL000011101110圖11 74LS86管腳圖6、總的電路圖圖12 整體電路圖7、仿真結(jié)果在這次課程設(shè)計中采用的是Multisim 14.0進(jìn)行仿真，具體仿真結(jié)果 ：S1開S2開，所有的發(fā)光二極管都不亮，即此時表示汽車為正常行駛。S

16、1開S2關(guān)，右邊的三個發(fā)光二極管循環(huán)亮滅，即此時表示汽車位右轉(zhuǎn)彎；S1關(guān)S2開，左邊的三個發(fā)光二極管循環(huán)亮滅，即此時表示汽車位左轉(zhuǎn)彎；S1關(guān)S2關(guān)，所有的發(fā)光二極管閃爍，即此時表示汽車為臨時剎車；8、心得體會本次課程設(shè)計雖然在繁忙的期末，但是還是收益頗多。設(shè)計這個汽車尾燈路，我經(jīng)歷了去網(wǎng)上搜集關(guān)于所需要的元器件的各種資料，如74LS00,74LS04,74Ls76,555芯片等等。這個學(xué)期剛好學(xué)了電工，其中學(xué)到的74Ls138譯碼器在這次課程設(shè)計也得到充分的應(yīng)用。學(xué)以致用，不能只會理論而不知道去實踐。通過這次課程設(shè)計，我對怎么設(shè)計一個電路，以及培養(yǎng)了我查閱資料，了解芯片功能以及使用的能力。為我

17、接下來的自學(xué)arm也有所幫助吧！同時這周讓一個對Mulisim一無所知的人，會將它用來進(jìn)行電路仿真。學(xué)會了Mulisim的使用。至于這次的課程設(shè)計：汽車尾燈電路設(shè)計?？吹皆O(shè)計題目后，首先要分析汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，然后對汽車尾燈控制器進(jìn)行功能描述，確定汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖，最后進(jìn)行電路設(shè)計。在電路設(shè)計過程中，先進(jìn)行模式控制電路的設(shè)計，因為LED燈要循環(huán)閃爍，所以想到要構(gòu)造一個三進(jìn)制計數(shù)器，來控制它的循環(huán)閃爍，可以用JK觸發(fā)器，也可以74Ls161來設(shè)計三進(jìn)制計數(shù)器。然后對譯碼與顯示電路進(jìn)行設(shè)計，采用74L138譯碼器。最后用6個發(fā)光二極管和6個電阻組成尾燈狀態(tài)顯示電路，各個結(jié)構(gòu)的電路設(shè)計好了之后，組合起來就設(shè)計好了汽車尾燈控制器的邏輯電路。9、參考文獻(xiàn)1 秦曾煌.電工學(xué)（第七版下冊）.北京:高等教育出版社，2006 2 李振聲.試驗電子技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，20013 梁宗善.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計.武漢：華中理工大學(xué)出版社，19954 康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.北京：高等教育出版社，200616