汽车尾灯控制电路设计说明书

1、中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 光电信息科学与工程 题 目： 汽车尾灯控制电路设计 指导教师： 职称: 指导教师： 职称: 201X年 X月X日 中北大学 课程设计任务书201X/201X 学年第 一 学期学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 光电信息科学与工程 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 汽车尾灯控制电路设计 起 迄 日 期： X月X日X月X日 课程设计地点： 中北大学 指 导 教 师： 学科管理部主任： 下达任务书日期: 201X年X月X日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：本课程设计主要针对模拟电子技术和

2、数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的基础上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：（假设汽车尾部左右各有3只指示灯，汽车正常运行时全部熄灭；右转时右侧3只灯依次按右循环点亮；左转时左侧3只灯依次按左循环点亮；刹车时所有灯同时闪烁。）（1）掌握车灯右循环电路的设计、仿真与调试；（2）掌握车灯左循环电路的设计、仿真与调试；（3）掌握延时电路的设计、仿真与调试，车灯循环点亮和闪烁时，点亮和

3、熄灭时间都为2秒，精度大于10%；（4）掌握状态切换电路的设计、仿真与调试；（5）掌握方案设计与论证；（6）掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：（1）提供核心器件的工作原理与应用介绍；（2）提供用Protel99/DXP设计的电路原理图，印刷板电路图选做；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus等其他软件对电路的仿真结果与分析；（4）提供符合规定要求的课程设计说明书，图、表清晰；（5）提供参考文献不少于三篇，且必须是相关的参考文献。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考

4、文献：（1） 阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1998；（2） 王远.模拟电子技术M.北京：机械工业出版社，2001；（3） 陈汝全.电子技术常用器件应用手册M.北京：机械工业出版社，2003；（4） 毕满清.电子技术实验与课程设计M.北京：机械工业出版社，2006；其他参考文献，务必按照国标GB771487文后参考文献著录规则书写。5设计成果形式及要求：（1）电路原理图，仿真结果；（2）课程设计说明书；6工作计划及进度：201X年 1月12日1月13日：分析课程设计任务书，查找资料，初步确定方案； 1月14 日1月15日：论证、确定方案； 1月16日1月19日：电路设计、计算

5、、仿真，并完善设计与方案； 1月20日1月21日：整理资料，书写课程设计说明书；1月22日1月23日：答辩，完善课程设计说明书。学科管理部主任审查意见： 签字： 年 月 日 目录摘要11 设计目的任务及要求21.1设计目的21.2 设计任务21.3 设计条件21.4 设计内容和要求22 设计过程和电路原理32.1 方案确定与论证32.2 设计原理32.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系32.2.2 汽车尾灯控制器功能描述32.2.3 汽车尾灯控制器的结构框图42.3 电路设计分模块42.3.1 开关控制电路42.3.2 译码器电路62.3.3 三进制循环控制电路82.3.4 时钟电路

6、92.3.5 译码器与显示驱动电路113 电路仿真与分析123.1 电路仿真原理图123.2 仿真电路分析163.3 总电路原理图的PCB图163.4 元件列表174 设计总结18参考文献19汽车尾灯控制电路设计 摘要本文介绍了一种设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法，实现由两个开关控制实现汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。主要阐述了通过 555 系列来制作脉冲产生器，任意进制的计数器和译码器的改用等一系列方法， 以及显示驱动和模式控制的电路设计。设计通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现了汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶 ，左拐弯，右拐弯，紧急刹车。通过计数器实现左转弯和右转弯时的尾

7、灯定时循环闪烁，以及刹车时尾灯的定时闪烁。关键词：模式控制电路 译码显示驱动电路 脉冲发生电路1.设计目的任务及要求1.1设计目的本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的基础上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。1.2设计任务 假设汽车尾部左右各有3只指示灯，汽车正常运行时全部熄灭；右转时右侧3只灯依次按右循环点亮；左转时左侧3只灯依次按左循环点亮；刹车时所有灯同时闪烁。1.3 设计条件 本设计是基于在学习过数字

8、电子技术基础和模拟电子技术基础且在完成电子技术实验后设计的，通过在电脑上利用各种软件设计而成，包括Protel99SE,Proteus等设计仿真软件。1.4设计内容和要求 假设汽车尾部左右各有3只指示灯，汽车正常运行时全部熄灭；右转时右侧3只灯依次按右循环点亮；左转时左侧3只灯依次按左循环点亮；刹车时所有灯同时闪烁。（1）掌握车灯右循环电路的设计、仿真与调试；（2）掌握车灯左循环电路的设计、仿真与调试；（3）掌握延时电路的设计、仿真与调试，车灯循环点亮和闪烁时，点亮和熄灭时间都为2秒，精度大于10%；（4）掌握状态切换电路的设计、仿真与调试；（5）掌握方案设计与论证；（6）掌握用相关软件进行电

9、路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结。2 .设计过程和电路原理2. 1 方案确定与论证 汽车尾灯控制器的常见电路形式有基于集成门电路构成的电路系统和由于单片机系统构建的控制电路。由于门电路系统稳定性高，结果再现性好，系统分析与设计相对较为容易。虽然由于其电路实现过程较为简单，必须根据逻辑代数规则对系统进行设计，但是汽车尾灯控制电路逻辑变量简单，状态少，因此电路结构简单，所用芯片少，成本也不高。 综上考虑，选用逻辑电路搭建汽车尾灯控制电路。 2.2设计原理 2.2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式。假定用开关

10、S1 ,S2进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如下表所示。 表21汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 控制变量 S1 S2汽车运行状态左侧指示灯D1 D2 D3右侧指示灯D4 D5 D6 0 0正常行驶熄灭状态熄灭状态 0 1右转行驶熄灭状态按D4 D5 D6向右依次点亮 1 0左转行驶按D3 D2 D1向左依次点亮熄灭状态 1 1刹车左右三盏灯同时闪烁2.2.2汽车尾灯控制器功能描述在汽车左右转弯行驶时，由于3个指示灯被循环顺序点亮，所以可以用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出低电平，按要求顺序点亮3个指示灯。设三进制计数器的状态用QA和QB表示，可得

11、出描述指示灯D1、D2、D3、D4、D5、D6与开关控制变量S1和S2，计数器的状态QA、QB以及时钟脉冲CP之间关系，如下表所示（1表示点亮,0表示熄灭） 表 22 汽车尾灯控制器功能描述控制变量 S1 S2计数器状态QB QA汽车尾灯D3 D2 D1D4 D5 D6 0 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 X XCP CP CPCP CP CP2.2.3汽车尾灯控制器的结构框图

12、ED显示电路驱动电路 根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图，示驱动电路、尾灯状态显示器四部分组成，如下图555多谐振荡电路开关控制电路译码器三进制计数器555多谐振荡电路 图 2-1 系统框图2.3电路设计分模块 2.3.1开关控制电路 开关S1 ,S2通过与一个电阻相连后接地，另一端接VCC,可实现0和1的功能输出。然后译码器电路和驱动电路的输入端与开关控制电路的输出端相连，同时时钟电路2的输出又与开关控制电路的一个非门输入端相连，达到控制尾灯闪烁的时间目的，得到如表 5-2-2所示的逻辑功能 图2-2开关控制电路图开关控制电路中所用到的芯片如下 图2-3 7

13、4LS86逻辑符号和引脚图74LS86是四2输入异或门芯片，即Y=AB=真值表如下 表2-3 74LS86真值表输入输出ABY00001110111074LS04芯片是六非门，即Y=, 其引脚图和真值表如下 表2-4 74LS04真值表输入输出AY1001 图2-4 74LS04芯片引脚图74LS10芯片是三输入与非门，即Y=,其引脚图和真值表如下(X为高低电平都可)表2-5 74LS10真值表 输入输出ABCYXX01X0X10XX11110 图2-5 74LS10芯片引脚图2.3.2译码器电路 通过两个开关的断开与闭合来实现四种功能的切换，三进制循环电路的输出端QA ,QB与74LS138

14、输入端相连，同时QA ,QB输出端又通过与非门输入161的端，从而三八译码器74LS138可将三进制码的三种状态循环对应输出。 图2-5 译码器电路图译码器电路所用的芯片如下74LS138是三八译码器，其引脚图和功能图如下 表2-6 74LS138功能表输入输出 0 X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

15、0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 图2-6 74LS138引脚图2.3.3三进制循环控制电路三进制计数器可用触发器级联构成也可由集成计数器改造，考虑到直接用计数器改比用触发器构成计数器的电路结构简单，因此设计中我们选用四二进制计数器74LS161来改成三进制计数器。74LS161芯片的引脚图和功能表如下 表2-8 74LS161功能表清零使能置数时钟数据输出 CPD C B AQD QC QB QA0X XXXX X X X 0 0 0 01X

16、X0d c b a D c b a1111X X X X计数1011XX X X X保持1X01XX X X X保持（=0） 图2-7 74LS161 引脚图 由以上74LS161的功能表可知当,把QA与QB输入与非门，输出端接在端，即可以通过反馈清零的方法做出三进制计数器即QA与QB实现01-1000的循环，其电路结构如下图  图2-8三进制循环控制电路图2.3.4时钟电路 由于此控制电路对秒脉冲的精度要求不高，所以选择用NE555构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如下 图2-9 时钟电路图 经计算，C1=C3=0.01uf,C2=C4=100uf,R7=R9=100，R8=1

17、3K,R10=26K555定时器的引脚图和功能表如下 表2-9 555定时器功能表输入输出THDOUTXX00导通<<11截止>>10导通<>1不变不变 图2-10 555定时器引脚图 2.3.5译码器与显示驱动电路 图2-11 LED显示驱动电路图 该电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯亮。3 电路仿真与分析3.1电路仿真原理图 图3-1 电路仿真原理图 图3-2 正常行驶时仿真图 图3-3 左转弯时仿真图1 图3-4 左转弯时仿真图2 图3-5 左转弯时仿真图3 图

18、3-6 右转弯时仿真图1 图3-7 右转弯时仿真图2 图3-8 右转弯时仿真图3 图3-9 刹车时仿真图1图3-10 刹车时仿真图23.2仿真电路分析该电路只用逻辑门构成，结构简单、稳定性好。由NE555产生的脉冲让三 进制计数器进行循环计数，开关控制输入的高低电平进而控制译码器的输出，与此同时开关还控制作用于二极管的电平，通过二极管的工作来模仿汽车尾灯在四种情况下的工作3.3总电路原路图的PCB图 图3-11 PCB图3.4元件列表元件名数量元件名数量74LS1381发光二极管674LS1611开关274LS041导线若干74LS001电阻6个200，2个10K，2个100，1个1

19、3K,1个26K74LS082电容2个0.01uf2个100uf74LS10174LS861555定时器24.设计总结 从拿到题目开始，我们小组就开始投入到忙碌紧张的准备工作中，从查资料到任务的分配，我们都有条不紊的进行着。刚开始拿到题目以为这个题目会很简单，可是在我们后来的具体设计中发现很多东西不是我们想象的那么容易。从最初的设计到最后的软件仿真，我遇到了很多困难。开始我并不会用Proteus软件，但经过向舍友学习，看有关书籍以及向别的同学虚心请教，到后来还是学会了Proteus的基本操作。  数字逻辑是电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字逻辑课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。  看到设计题目后，首先要分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，然后对