汽车尾灯控制电路课程设计报告

1、汽车尾灯控制电路设计第1章设计任务及要求1.1设计任务设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个），用开关J1、J2选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。1.2设计要求1、汽车正常运行时尾灯全部熄灭。2、汽车左转弯时左边的三个发光二极管按顺序循环点亮3、汽车右转弯时右边的三个发光二极管按顺序循环点亮4、汽车刹车时所有的指示灯随 CP脉冲同时闪烁。 设计要求具体见表1-1。表1-1汽车尾灯显示状态变化表开关控制运行状态左转弯右转弯J1J2左边尾灯D1 D2 D3右边尾灯D4 D5 D60 0正常运行灯火灯火0 1右转弯灯火按D4D5D6 顺序循环点亮10

2、左转弯按D1D2D3 顺序循环点亮灯火11临时刹车所有尾灯冋时闪烁第2章设计方案2.1汽车尾灯设计要求汽车行驶时有正常行驶、左转、右转和刹车四种情况，设汽车尾部左右两侧 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. 汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮3. 汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮4. 汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁2.2设计原理及原理框图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、显示驱动电 路组成。由于汽车左转或右转时，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

3、的开关，可产生 00、01、10、11四种状态。开关置为00状态时，汽车处于正常行驶状态；开关置为01状态时，汽车处于右转弯的状态；开关置为10状态时，汽车处于左转弯的状态;开关置为11状态时，汽车处于刹车状态三进制计数器可由J-K触发器构成；译码电路可用译码器 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个反向器构成。原理图如2-1 所示：图2-1 原理框图第3章电路设计3.1译码、显示驱动电路译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制代码的各种状态，按照其原意翻译成对应的输出信号。有一些译码器设有一个和多个使能控制输入端，又成为片选端，用来控制允许

4、译码或禁止译码。74LS138 是一种译码器 ，由于74LS138 有3个输入端、8个输出端,所以，又称为 3线8线译码器。三个输入端CBA共有8种状态组合(000 111 )，可译出8个输出信号丫0 Y7。这种译码器设有三个使能输入端，当E1与E2均为0,且E1为1时，译码器处于工作状态，输出低电 平。当译码器被禁止时，输出高电平当一个选通端E1为高电平，另两个选通端E2和E3为低电平时，可将地址 端A、B、C的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：ABC=110 时，则丫6输出端有效，输出低电平信号。图3-1所示为74LS138的引脚图。图中A、B、C为译码地址输入端；E1

5、、 E2、E3三个端口为选通端；Yo丫7为译码输出端（低电平有效）。表3-1为3 线8译码器74LS138的功能表。1YC、_142EY1133Y2J12V3J J1174LS138Y4r.10ElY5J95cE2Y6J86E3Y7J7j图3-1 74LS138 的引脚图表3-174LS138 的功能表使能端输入输出E3E2/E1ABC/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7XHXXXHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHHHHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLH

6、HLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL表中H表示咼电平，L表示低电平。在本次设计中，通过控制 3线8线译码器74LS138的输出端有效（低电平）输出，选择性点亮发光二级管。译码与驱动显示电路采用74LS138、六个与非门和六个反相器组成。74LS138 的三个输入端C、B、A分别接入S0、Q1、Q0,当S仁1，S0=0时，使能端信号A=G=1,计数器的状态为00、01、10时，译码器对应输出端 丫0、 丫1、丫2依次为低电平有效，经与非门及使得与R3、R4、R5相连的指示灯d1d2d3 按顺序循环点亮，示意汽车左转弯。同理当 S仁0，S0=0的时候指示灯d4d5d6 按顺序循环点亮，示

7、意汽车右转弯。当G=0,A=1时，74LS138的输出端全为1， 为高电平，此时指示灯全灭，示意汽车正常行驶。而当G=0,A=CP时，所有指示灯将随CP的频率循环闪烁，示意汽车紧急刹车。其译码显示驱动电路图如图3-2 所示:5VU1*0Tnr:八雄彌GITOLS1S8D: ti a a n J* _ J J a U21AU9A5.:74LS00D：2974LS00D密：:-U2SA：:U22ALtD12呱沁、:74LS04DLED22呱:74LS04D:UldA : 10U11A 15LE叽 R3慈20几74LS00U : : 74LSQ4D：U19A1&LFD42呱-U12A-741 SOO

8、D： : : 74LSQ4D：.-U23A.，U伽1&LED520叽7US00U 二 74LSQ4U-U20AU14A.LED622“、c-c- 2oa:图3-2译码、显示驱动电路图3.2 J-K触发器JK触发器是数字电路触发器中的一种电路单元。JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK触发器的功能最为齐全。在实际应用 中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器。由JK触发器可以构成D触发器和T触发器。图3-3为JK触发器的逻辑符号。JK触发器的状态方程为：Qn 1 JQn KQnnn 1这里Q表示现态，Q 表示次态。现态表示时钟脉冲来到之前的触发器的输

9、 出状态，次态表示时钟脉冲来到之后的状态 口0图3-3 JK触发器逻辑符号1、钟控JK触发器的电路如图3-4所示，门G1和G2构成基本RS触发器，门G3和G4构成触发器引导电路图3-4 钟控JK触发器电路图当CP=O使，SD 1 ,RD 1，触发器的状态保持不变。当CP=1时，SD JQn，RD KQn，触发器接受输入激励，发生状态转移。根据基本触发器的状态方程Qn 1 S RQnRS 0可以得到当CP=1时Qn 1 SD RDQn JQn KQn2、主从型JK触发器电路图如图3-5所示。它由两个可控RS触发器串联组成, 分别称为主触发器和从触发器。J和K是信号输入端。时钟CP控制主触发 器和

10、从触发器的翻转图3-5 主从JK触发器当CP=O时，主触发器状态不变，从触发器输出状态与主触发器的输出状态 相同。当CP=1时，输入J、K影响主触发器，而从触发器状态不变。当 CP从1 变成0时，主触发器的状态传送到从触发器，即主从触发器是在 CP下降沿到来 时才使触发器翻转的。下面分四种情况来分析主从型 JK触发器的逻辑功能。(1) J=l，K=l设时钟脉冲到来之前(CP=O)触发器的初始状态为0。这时主触发器的R=K，Q=0 ； S=J，Q 1,时钟脉冲到来后(CP=I)，主触发器翻转成1态。当CP从1 下跳为0时，主触发器状态不变，从触发器的 R=0，S=1，它也翻转成1态。反 之，设触

11、发器的初始状态为1。可以同样分析，主、从触发器都翻转成 0态。可 见，JK触发器在J=1，K=1的情况下，来一个时钟脉冲就翻转一次，即Qn1 Q, 具有计数功能。 J=0 ， K=0设触发器的初始状态为0，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它的 状态保持不变。当CP下跳时，由于从触发器的R=1，S=0，它的输出为0态, 即触发器保持0态不变。如果初始状态为1，触发器亦保持1态不变。(3) J=1 , K=0设触发器的初始状态为0。当CP=I时，由于主触发器的R=0 , S=1，它翻 转成1态。当CP下跳时，由于从触发器的 R=0，S=1。也翻转成1态。如果触 发器的初始状态为1，当C

12、P=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不 变；在CP从1下跳为0时，由于从触发器的R=0，S=1，也保持1态。 J=0 ， K=1设触发器的初始状态为1态。当CP=1时，由于主触发器的R=1，S=0，它 翻转成0态。当CP下跳时，从触发器也翻转成 0态。如果触发器的初始状态为 0态，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在 CP从1 下跳为0时，由于从触发器的R=1，S=0，也保持0态。要实现三进制计数，其状态图如表 3-2所示：表3-2三进制计数器的状态表现态Qn次态Qn+1Q1Q0Q1Q0000101101000根据JK触发器的状态激励方程Qn1 JQn

13、KQn可得出：J=Qn K=Q1n三进制计数器可由两个JK触发器连接实现。其电路图如 3-6所示:CP图3-6 JK触发器构成的三进制计数器电路图3.3开关控制器件及电路3.3.1 与非门 74LS00与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与运算输入要求有两个，如果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如1和1 （两端都有信号），则输出为1 ； 1和0，则输出为0 ; 0和0，则 输出为0。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对此与运算结果 进行非运算的结果。如图3-7和图3-8为与非门两种逻辑符号表示。在图3-7和 图3-8中，A、B为输入端，

14、C为输出端。图3-7 与非门逻辑符号1图3-8与非门逻辑符号2与非门的状态方程为：c AB。其真值表如表3-3所示:表3-3 与非门真值表ABC001011101110由与非门真值表3-3可得：输入有0则输出1，输入全为1才输出03.3.2 异或门 74LS136异或门（Exclusive-OR gate ，简称 XOR gate，又称 EOR gate、EXOR gate ） 是数字逻辑中实现逻辑异或的逻辑门，有 2个输入端、1个输出端。若两个输入 的电平相异，则输出为高电平 1 ;若两个输入的电平相同，贝U输出为低电平 0。 图3-9和图3-10分别为异或门的两种逻辑符号表示：图3-9 异

15、或门逻辑符号1图3-10 异或门逻辑符号23.3.3开关控制电路开关控制电路通过控制开关J1和J2的开通于关断，实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和刹车四种状态J1、J2置于00状态时，汽车处于正常行驶状态;J1、J2置于01状态时，汽车处于右转弯状态；J1、J2置于10状态时，汽车处于左转弯状态；J1、J2置于11状态时，汽车处于刹车状态。如图3-11所示：图3-11开关控制电路图3.4主要原理及电路图实现的主要功能是通过开关控制从而实现汽车尾灯的点亮方式。根据功能表具体实现如下：当J1,J2=00时候汽车处于正常行驶，尾灯完全处于熄灭状态，所以要通过74138译码后为不做任何处理。当J1,J

16、2=10时候汽车左转，所以汽车尾灯的左面3个灯按照D1 -D2 -D3-全灭一 D1 顺序循环点亮，具体实现通过74138对001的译码然后通过低 电平丫1通过一个非门控制计算器74161的ENT和ENP端开始计数，从而控制 点亮方式。循环计数就实现了循环点亮的这个过程。当J1,J2=01 时候汽车右转，所以汽车尾灯右面 3个灯按照D4 -D5 -D6 -全灭一 D6顺序循环点亮，具体实现是通过74138 对“ 010 ”译码为“ 11111011 ”然后通过译码后的低电平 Y2通过一个非门控制计数器 74161的ENT和ENP端开始计数，从而控制灯的点亮方式，计数范围为 0000 （全 灭）

17、0001（R1 点亮）0010 （R1R2 点亮）0011（D4D5D6 点亮）0100 （异步清零）0000循环计数就实现了循环点亮的这个过程。当J1,J2=11汽车处于刹车状态或者处于检测汽车尾灯是否正常， 所以汽车 的尾灯全亮，具体实现是通过 74138 对“ 011 ”译码为“ 11110111 ”然后通 过译码后的低电平 丫3通过一个非门直接控制所有的尾灯点亮。总体电路图如3-12所示:图3-12 总体电路图第4章 电路测试与仿真汽车四种行驶状态的仿真结果如图所示：开关J1、J2都断开，汽车正常行驶，所有尾灯 D1 D6熄灭JK_N_JK_ JlLCUkX匚訶RJ品R2VDUK日 M

18、 yU26ATlLfitMiU图4-1JSjlfr31-LTil yOD TA 闖越吩 500 -Hi jft北UtlATfSZ-iiCdLSIDD L.2*T413tOD T41 W-dTJIM74LSUOD 74L3C4T uISM U13J3t T_V 1a -4-T-SL/5SDD T4L5C4CTZLStOD m MdT “ 2C Ji,正常行驶仿真电路图开关J1断开，J2闭合，汽车右拐弯，尾灯 D4 D6循环闪烁，D1 D3熄灭。U* A.TJiLKinn- LU湫16*4LSiaC-PdiiMB fdJLIdlib 時leobU?fiA A ?4LSOd3U WKJ0 T4JLa

19、4D忙戏却说Mr *-Wr-rE5rI 阴1开关J1闭合TdLSfl 口 匚 7JL =CUI7A图4-2右拐仿真电路图,J2断开，汽车左拐弯，尾灯 D1 D3循环闪烁，尾灯D4 D6M_FF .riEO-SRIC FF II EG SR亠II 7H-一Fdt 班I4D熄灭。勺右GRIBi釘阴匚TH1WDVCCU21A陟即盤ULSOC D F44_ S 4D 陀 了呛23UlMCD Z4LSS4DUH阴Lpp?中 广5十出曲700,U22A 011AT1L60CD 74LstJ-DUi3A UIMTiieOCD 74t&i4|丄4U3竺驴H LklO宀叫沖*1 hi” amiTJLOCO 74

20、Li(JD图4-3左拐仿真电路图开关J1、J2都闭合，汽车紧急刹车，所有尾灯 D1 D6循环闪烁。vriDIDflLSODD 7dL 50Jt!贰碁vccU25ALED2,毗11小74LSQQQ 7iL 30J-tC(l -SV岛严円U1SATlLMi&IB 抽U1A祐rjfLE4I 甲 iiTIL SO DD Til MJPu2Jrt旳半Q74LSOOD 741SW-拓 “叱图4-4紧急刹车仿真电路图心得体会很快一周的课程设计就结束了，虽然是在计算机上模拟的设计，但总的说来收获不小，不能说设计的过程中是一帆风顺的，开始时也没太在意，后来到连接 电路图的时候觉得遇见了好多没想到的问题，当用Mu

21、ltisim 进行仿真时，就出现了许多错误。于是在课程设计的第二天我专门的对Multisim7 软件进行了操练，当我熟悉了之后用起来就比较得心应手了。也发现用计算机软件进行设计的好处，使产 品的设计成本大大的降低。我想这也是最吸引我们的地方，当真正的进行产品大 规模生产时利润是相当大的当我投入设计时才发现乐在其中， 这次实验是我们对书本中学到的各个部分 原理的一次综合的运用，在书本中我们看那些原理有老师的讲解我们理解起来并 不一定十分的困难，但是当我们将那些知识综合运用的电路的设计中确实有了很 多意想不到的困难。实践出真知， 通过这次电路的设计让我学到了书本中没有的很多东西， 我想 最主要的就

22、是一种综合能力的提升。我认为这样的电路设计很有现实意义，这样 的教学方法对于提升同学们的综合运用能力也是行之有效的， 是非常值得推广的。 如果在讲课过程中能够运用部分内容穿插一些小设计，或者让同学们自己回去设 计一些小电路，并且通过老师的指导演示出来，我想不仅能调动同学的学习积极 性，而且还能培养出同学们的创新设计能力。课程设计是一个增长知识的课堂， 在此过程当中不断的认识自己， 了解自己， 提高自己，无论是在学习和生活中都要有所收获，真正的做到整个实验过场对自 己整个人生都有所影响，有所回报，这样才能使整个过程更加的有意义，也使自 己的人生更加的充实。在此设计当中，在克服重重困难的同时也使我看到了学习 的乐趣，为以后的学习工作打下了坚实的基础，为以后的工作与学习赢得了必要 的信心与决心。总的说来， 这次课程设计还是比较顺利的。 只是在测试阶段遇到一点问 题，其他阶段还是完全符合预定计划的，并没有因为什么问题而耽误进程。这次课程设计，虽然短暂。但却是我们第一