汽车尾灯控制电路设计

1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（说明书）汽车尾灯控制电路设计班级 / 学号 04010102-042 学 生 姓 名 李玉红 指 导 教 师 赵雪莹 沈阳航空航天大学课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 数字逻辑课程设计 院（系） 计算机学院 专业 计算机科学与技术班级 04010102 学号 2010040101042 姓名 李玉红 课程设计题目 汽车尾灯控制电路设计 课程设计时间: 2012 年 7 月 9 日 至 2012 年 7 月 22 日课程设计的内容及要求：一、设计说明在汽车行驶过程中，汽车的尾灯会根据汽车行驶的状态相应的发生状态的变化。假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯，设

2、计一个用于控制汽车尾灯的电路。其原理参考框图如图1所示。 图1 汽车尾灯控制电路原理框图二、技术指标1汽车正常运行时指示灯全灭；2汽车右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；3汽车左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；4汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。三、设计要求1在选择器件时，应考虑成本，要求指示灯用发光二极管模拟。2根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。3画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。四、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1刘修文主编.实用电子电路设计制作.m北京：中国电力出版社，2005年2朱

3、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3路勇主编.电子电路实验及仿真.m北京：北方交通大学出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师 年 月 日负责教师 年 月 日学生签字 年 月 日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字： 日期：成 绩一、 概述汽车尾灯是汽车的重要部件之一，在交通安全中扮演着重要的角色。本次设计的是汽车尾灯控制电路，可实现一些较简单的逻辑功能，当汽车正常运行时指示灯全灭；当汽车左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；当汽车右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；当汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。根据设计要求，可将电路分

4、为以下几部分：首先，将555定时器改成多谐振荡器，产生连续的脉冲信号，用于供给三进制计数器输入信号。其次，采用74ls160芯片产生三进制循环信号，构成三进制计数器，用于提供左右转向的原始信号。再次，左转和右转的信号经过译码器，将原始信号分别输入到汽车左右的三个尾灯上，实验信号分拣操作。最后，分拣之后的信号经过与非门，实现刹车与左右转开关信号之间的选择,将最终得到的信号输出到发光二级管上，实现所需功能。在电路设计过程中综合考虑了电路复杂度、成本及实用性，最终用multisim10软件模拟出实验现象，实现预期功能。二、方案论证设计电路过程中共考虑了以下三种方案，主要的区别在于三进制计数器的连接方

5、式：方案一：通过74ls160或74ls161产生00，01，10三进制循环信号。原理框图如图1所示：开关控制电路显示、驱动电路译码器三进制计数器图1 汽车尾灯控制电路的原理框图方案二：用jk触发器或d触发器构成三进制计数器。方案三：通过移位寄存器输出001，010，100循环信号，提供左右转的原始信号。方案二比较实用，但是在模拟过程中会出现一些问题，方案三较复杂，实现起来比较困难，综合个人能力和电路的复杂度，最终选定方案一并实现预期功能。三、电路设计1.555多谐振荡器由555定时器构成的多谐振荡器频率公式：t1=（r1+r2）cln2t2=r2cln2可得555多谐振荡器的周期为t=t1+

6、t2=（r1+2r2）cln2选择电阻r1=r9=300，r2=r10=200，电容c=c1=10,则t=5.6ms震荡频率f=1/t=178.6hz电路图如图2所示：图2 555多谐振荡器电路图2.三进制计数器本次电路的设计采用74ls160芯片构成三进制计数器，产生00，01，10循环三进制信号，具体实现过程如下：状态转换表如表1所示：表1 三进制计数器的状态转换表初态次态q0q1q0*q1*00010110100011clkclk采用置零法连接图如图3所示：图3 三进制计数器引脚连接图3.译码器根据3线8线译码器的工作原理，采用74ls138芯片实现原始输入信号的分拣操作。具体实现如表2

7、和图4所示：g1、g2为控制输入端，c、b、a为数据输入端，y0至y7为输出端，0表示输入或输出为低电平，1表示输入或输出为高电平。表2 74ls138的真值表输入变量 输出变量g1g2cbay0y1y2y3y4y5y6y7111111111101111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110译码器的电路连接如图4所示：图4 译码器电路连接图4.开关电路利用与非门、反相器和异或门组成开关电路，实现左右转和刹车操作。具体实

8、现如表3和图5所示：表3 开关电路工作状态表开关汽车运行状态左尾灯右尾灯j1j2led3、led2、led1led4、led5、led600刹车左右尾灯同时闪烁01右转不亮右循环点亮10左转左循环点亮不亮11正常行驶左右尾灯都不亮图5 开关控制电路连接图5.显示、驱动电路显示驱动电路由六个发光二极管、六个电阻组成，当反相器输出低电平时，二极管将被点亮。电路图如图6所示，其中led3、led2、led1为左转向灯，当汽车左转时，将按照led3、led2、led1的顺序循环闪烁；led4、led5、led6为右转向灯，当汽车右转时，将按照led4、led5、led6的顺序循环闪烁；当汽车正常行驶时

9、，六个转向灯均不亮；当汽车临时刹车时，六个尾灯同时闪烁。图6 显示驱动电路连接图四、性能的测试1.555多谐振荡器的测试555多谐振荡器主要用于产生连续脉冲信号，因此555多谐振荡器的测试只需观察输出的波形即可。图7为555多谐振荡器的性能测试电路图，图8所示为555多谐振荡器的输出波形，由输出结果可知，输出脉冲信号的周期为5.492ms,频率大约为182hz,在人眼的分辨范围内，所以设计是合理的。图7 555多谐振荡器的性能测试电路图图8 555多谐振荡器的波形图2.电路整体性能测试汽车刹车现象如图9所示，左右转向灯同时闪烁：图9 汽车刹车时电路现象汽车左转现象如图10所示，左转向灯按左循环

10、顺序闪烁：图10 汽车左转时电路现象汽车右转时现象如图11所示，右转向灯按右循环顺序闪烁：图11 电路右转时电路现象汽车正常行驶时电路现象如图12所示，左右转向灯均不亮：图12 汽车正常行驶时电路现象由图9、图10、图11、图12可知电路整体性测试现象能够实现预期功能，因此电路设计正确。五、结论在汽车行驶过程中，尾灯控制电路是很重要的一部分，通过对电路进行设计和多次仿真实验，我得出了以下结论。首先，脉冲输入信号几乎对电路起决定性作用，并且脉冲信号的频率直接影响电路能否正常工作。若频率过大，则会造成尾灯闪烁过快，起不到警示的作用；若频率过小，则会造成尾灯闪烁过慢，造成时间的浪费，同时很不方便，因

11、此选择合适的频率对尾灯控制电路来说很重要。其次，开关控制电路的设计也影响着电路的性能，不同的真值表会得到不同的结果，在设计电路之前要仔细思考并熟悉电路连接及正常工作的现象，否则会得到相反的结论，在行驶过程中易发生交通事故。六、性价比本次电路设计主要用到555定时器，74ls1380和74ls160芯片，二输入、三输入与非门，反相器，电阻以及电容。通过查阅资料，价格最低的是0.01元，最高的是电容，市场售价5元，因此总价大约为15元，综合考虑其实现的功能以及电路的复杂度，该电路性价比比较高。七、课设体会及合理化建议这学期的数电课设是伴随着考试进行的，起初忙着复习，总觉得时间很紧。但考完试以后再看

12、题目，感觉题目不算难，并且很实用、有趣。由于数电考试成绩还算不错，我对这次的课设还算有信心，同时自己考虑了三种方案，虽然其余两种并未真正实践过，但也通过老师和同学了解到了其中的不足，收获很多。尽管每一年的课设都会带给我新的体会，但是相同的永远都是一句话，理论只用用于实际生活才会有意义。在设计电路的两天里，我在图书馆里查阅了很多资料，并且上网搜索了大量相关的设计方案，参考他人的设计方法，花了不少的电路图，但是最后只有一个经过改进后仿真结果是正确的。这也充分说明知识学得再好，也只是停留在理论方面，当自己真正去设计、实验、验证理论，才会从中发现自己的不足并且真正的掌握所学的知识。对于我来讲，课程设计

13、确实很有意义，不仅给我们提供了一个实践的机会，同时增进了师生之间的交流，锻炼了我们动手的能力，培养了我们独立思考的习惯，让我们在短时间内熟悉了multisim软件的使用，所以说课程设计益处颇多。在检查结果那天发生的小插曲给我留下了深刻的印象，由于电路较简单，老师要求我们用555定时器制作，结果我和同组的另一个同学的555定时器放在电路里没有结果，我们后来又尝试用了其它型号的555定时器，结果还是不对。最后我们在别的同学那里复制了一个555定时器，终于出现正确的结果。这件事告诉大家，尤其是我们计算机学院的学生，再高级的软件也是有不足之处的，我们要努力学习专业知识，不断的改进。虽然本学期的课程设计

14、题目种类很多，但是希望老师以后能多出一些与现实生活相关的，实用性强的题目。最后感谢老师在这两周的课程设计过程中对我的指导及启发。参考文献1刘修文主编.实用电子电路设计制作. m北京：中国电力出版社，2005年2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3路勇主编.电子电路实验及仿真. m北京：北方交通大学出版社，2004年4. 王连英主编.基于multisim10的电子仿真实验与设计. m北京：北京邮电大学出版社，2009年 5. 谭博学主编.集成电路原理与应用. m北京：电子工业出版社，2006年6. 戴伏生主编.基础电子电路设计与实践. m北京：国防工业出版社，2007年附录i 总电路图附录ii 元器件清单序号编号名称型号数量1le