汽车尾灯控制系统课设报告非专业设计版

1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（说明书）汽车尾灯控制电路的设计班 级 1434010105 学 号 143401010517 学 生 姓 名 许博文 指 导 教 师 赵建敏 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 课程设计题目 汽车尾灯控制电路的设计 课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标在汽车行驶过程中，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

2、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。二、设计要求1在选择器件时，应考虑成本。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）。三、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，用multisim软件仿真。2进行实验数据处理和分析。四、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阎石主编. 数字电子技术基础

3、. M北京：高等教育出版社，1998年5黄永定主编.电子实验综合实训教程. M北京：机械工业出版社，2004年五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2016 年 月 日一、概述本次设计的汽车尾灯控制电路是用数字电路实现的。汽车尾灯显示控制电路是汽车尾灯电路的重要组成部分，主要完成控制与驱动功能，具体电路是由开关控

4、制电路，显示驱动电路，译码电路，脉冲产生电路和三进制计数器五部分组成。在本次设计中，使用555多谐振荡器来制作电路脉冲产生器，产生时钟脉冲CP。三进制计数器主要由1片74LS161N芯片构成。开关控制电路主要由两个开关构成。显示驱动电路由六个发光二极管和保护电阻构成。译码电路主要由74LS138N芯片3线-8线译码器构成。尾灯与汽车的运行状态如下表：尾灯与汽车的运行状态关系表开关状态运行状态左尾灯右尾灯J1J2左1左2左3右1右2右3断开断开正常行驶熄灭熄灭断开闭合右转熄灭按右3右2右1顺序亮闭合断开左转按右1右2右3顺序亮熄灭闭合闭合刹车随时钟CP闪烁二、方案论证在汽车行驶过程中，汽车的尾灯

5、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，设计一个用于控制汽车尾灯的电路。电路原理图如图1所示:图1 汽车尾灯控制电路原理框图方案一：石英晶体振荡器产生脉冲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。方案二：由555时基电路构成的多谐振荡器提供脉冲由555定时器构成的多谐振荡器。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。由555定时器构成的多

6、谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。由于汽车尾灯的点亮是给人的不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，故选用方案二。用555定时器设计的一个脉冲产生源。它产生的频率f约为1HZ，然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为1s，这样就能让人很清楚地明白该汽车的动作以及采取相应的动作从而避免交通事故的发生。所以选用方案二。三、电路设计1. 脉冲产生电路脉冲是由555定时器构成的多谐振荡器产生的。555定时器的结构图如下：图2 555定时器结构图555定时器可以很方便的接成施密特触发器，然后只要把施密特触发器的反向输出端经RC

7、积分电路接回到它的输入端，就构成了多谐振荡器。将555定时器的和两个输入端连在一起作为信号输入端，即可得到施密特触发器。由于比较器和的参考电压不同，因而SR锁存器的置0信号和置1信号必然发生在输入信号的不同电平。因此，输出电压由高电平变为低电平和由低电平变为高电平对应的输入电压值也不相同，这样就形成了施密特触发特性。即得到了一个施密特触发器，在此基础上将其改成多谐振荡器，其电路形式如下：图3 555定时器构成的多谐振荡器电路图分析可知，电容C上的电压将在与之间往复振荡，和的波形将如下图：图4 图3电路的电压波形图由上图可求得电容C的充电时间和放电时间各为： （1） （2）故电路的振荡周期为 （

8、3）占空比 （4）由于人眼对影像的视觉暂留为0.17s，所以使其低电平时间大于0.17s即可，则令其频率约为1Hz，占空比为33%即可满足条件，则选取的电阻均为47k，电容为10uF，其电路图如下:图5 脉冲产生电路其高电平时间为：其低电平时间为：占空比：频率F=1.013Hz（约为1Hz）2.开关控制电路由两个开关J1、J2及三个与非门、一个非门、一个异或门构成。由于汽车左右转弯时，3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。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与QA、QB的关系，即逻辑功能表如下表所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态，CP表

9、示灯随CP闪烁，0表示开关闭合，1表示开关断开）。汽车尾灯控制逻辑功能表开关状态三进制计数器6个指示灯状态J1J2QBQA左1左2左3右1右2右300*000000010000000101000010100001001000100000010100001000100011*CPCPCPCPCPCP此部分电路图如下：图6 开关控制电路原理图注：A、B、C端口均输出受开关影响，A端口只有两个开关均闭合时，输出CP，否则输出1；B端口输出用来控制译码器，当两个开关均闭合或断开时，译码器不工作；C端口接译码器输入的最高位，区分左转右转指令。3.三进制计数器由于汽车尾灯为左右各三个灯，而且为循环方式点亮

10、，所以设计一个三进制计数器来完成此功能。本部分电路由一个74LS161N芯片及一个与非门构成。有三种状态：00、01、10。状态图如下：电路图如下： 图7 三进制计数器电路图4.译码电路此电路由一个74LS138N芯片及6个与非门构成。电路图如下图所示，其中A、B对应的引脚与图4中QA、QB对应的两个引脚相连，从而构成可以输出0、1、2三个状态的译码电路，而C对应的引脚与开关S2相连，即S2闭合，可以构成一个输出4、5、6三个状态的译码器。G1对应的引脚接两个开关接出的异或门，即两个开关全部断开或全部闭合时，译码器不工作。图8 译码电路电路图注：A、B、C端口均输出受开关影响，A端口只有两个开

11、关均闭合时，输入CP，否则输出1；B端口输出用来控制译码器，当两个开关均闭合或断开时，译码器不工作；C端口接开关J2，区分左转右转指令；D、E分别接三进制计数器的QA、QB引脚上，实现三进制计数；数字16端口接二极管。5.显示驱动电路本电路由六个发光二极管和六个保护电阻构成，发光二极管的点亮电流为5到10mA，由于本电路中采用5V电压，所以二极管所接电阻范围应为500到1000，此处选用500，其电路图如下：图9 显示驱动电路注：数字1到6接译码器输入，受开关控制，显示出不同的状态。四、性能测试1.脉冲产生电路对由555定时器构成的多谐振荡器产生的脉冲进行测试，测试电路图如下：图10 脉冲产生

12、电路测试电路图测试结果如下图：图11 脉冲产生电路测试结果图2.开关控制电路此部分电路由于无法直接测试，故将此部分电路的测试放到总电路的测试中。3.三进制计数器在电路中接入一个数码管，观察其是否为三进制，测试图如下: 图12 三进制计数器仿真测试图4.译码电路此部分电路主要芯片只有1个74LS138N芯片，比较简单，故将此部分电路的测试放于总电路测试中。5. 显示驱动电路本电路由六个发光二极管和六个保护电阻构成，为测试其保护电阻大小是否合适，故将发光二极管一端接上5V的VCC。如下图：图13 显示驱动电路测试图6.总电路测试根据下表的数据测试，如下：汽车尾灯控制逻辑功能表开关状态三进制计数器6

13、个指示灯状态S1S2QBQA左1左2左3右1右2右300*000000010000000101000010100001001000100000010100001000100011*CPCPCPCPCPCP仿真结果与表二数据完全吻合。测试图如下：图14 开关闭合时的两种情况图15 表示右转时的一种情况图16 表示左转的一种情况五、结论测试结果对比任务书要求基本满足，可能存在对元器件成本估计不足，比如本次用到的58uF的电容价格就有些略高等等。电路的功能与任务书的要求完全吻合，汽车正常行驶时，即S1、S2均断开，所有指示灯都不；汽车右转时，即S1断开、S2闭合，右面三个指示灯按右循环顺序亮；汽车左

14、转时，即S1闭合、S2断开，左面三个指示灯按左循环顺序亮；汽车刹车时，即S1、S2均断开，所有指示灯随时钟CP闪烁。这个电路还有许多的不足之处，例如对高低电平的时间控制不均匀等问题。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 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. M北京：国防工业出版社，2005年3 鲍可进等编著. 数字逻辑电路设计.M北京：清华大学出版社，2015年4 张亚君等编著. 数字电路与逻辑设计实验教程.M北京：机械工业出版社，2008年5 周晓霞主编. 数字电子技术实验教程.M北京：化学工业出版社，2008年6 金燕等主编. 数字电子技术基础实验.M北京：中国水利水电出版社，2008年附录I 总电路图