汽车尾灯控制器的设计报告

.PAGE.XX理工学院课程设计报告脉冲与数字电路课程名称___________________________________脉冲与数字电路汽车尾灯控制器的设计设计题目___________________________________汽车尾灯控制器的设计专业___________________________________班级___________________________________学号___________________________________XX___________________________________2013年2013课程设计任务书汽车尾灯控制器的设计设计题目：_______________________________________________汽车尾灯控制器的设计_________________________________________________________设计容与要求：设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯〔采用发光二极管模拟〕，根据汽车运行的情况，指示灯具有4种不同的显示模式：〔1〕汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；〔2〕汽车右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮；〔3〕汽车左转弯时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮；〔4〕汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。要求：〔1〕设置转弯信号状态计数电路；〔2〕设置时钟发生电路〔f=1Hz〕；〔3〕设置控制电路；〔4〕画出汽车尾灯控制电路图。指导教师：国增、任波2013课程设计评语成绩：指导教师：_______________年月日..目录第1章设计要求及设计目的11.1课题的意义11.2设计要求11.3设计目的1第2章设计简介及设计方案论述22.1设计分析22.2设计方案简介2第3章详细设计容33.1设计步骤33.1.1列出尾灯与汽车运行状态表33.1.2设计总体框图33.1.3设计单元电路43.2设计容73.3电路图分析7第4章设计结果及仿真84.1总电路图84.2仿真连接图84.3输出仿真9结论10心得体会11参考文献12第1章标题..第1章设计要求及设计目的1.1课题的意义本次课程设计历时一周，通过分组讨论，实现课题的任务。本次实验可以将课本上学习到的知识很好的应用到实际中来，增强独立设计思考能力及自主动手能力。在实验中，更深地理解相关原理。实验掌握了逻辑电路的设计能力，可以在今后的电路设计问题上运用本次课程设计学习到的相关经历来解决相应问题。1.2设计要求1.熟悉常用芯片的使用，掌握时序逻辑电路和组合逻辑电路的分析方法2.画出控制电路框图和原理图3.用multisim完成电路仿真分析4.写出设计报告1.3设计目的1.用6个发光二极管模拟6个指示灯〔汽车尾部左右各3个灯〕2.当汽车正常行使时6个灯全灭3.当汽车左转时，左边3个灯循环闪亮4.当汽车右转时，右边3个灯循环闪亮5.当汽车刹车时，6个灯全部闪亮第2章设计简介及设计方案论述2.1设计分析实验要现正常行驶、左转、右转、刹车这四种状态下汽车尾灯的显示情况。我们可以用6个LED显示灯来模拟汽车的尾灯，左边三个，右边三个。当汽车正常行驶，在两侧的LED灯全部熄灭；转向时，汽车对应一侧的灯循环点亮；刹车情况下，所有的灯全部闪。完成这些要求，我们可以设计3个开关来模拟转向、刹车开关。其中，K0K1控制汽车尾灯的左转〔01〕，控制右转〔10〕，控制刹车〔00〕。当所有开关为低电平时，表示汽车正常行驶；当有一个转向灯开关为高电平时，汽车相应一侧的灯循环点亮；当刹车开关为高电平时，6个灯同时闪。这里，我们需要三大部件：第一，尾灯电路，控制汽车的全灭、单侧循环点亮、全部闪这三种不同的状态；第二，计数器电路，实现循环闪的几种状态的来源；第三，开关控制电路，把K0、K1通过组合逻辑电路来实现对尾灯电路的整体控制。2.2设计方案简介本次设计方案主要有三个模块：开关控制电路、三进制计数器电路和尾灯译码驱动电路。通过把这三个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，由双JK触发器74LS76构成三进制计数器电路，来产生00，01，10，11这四种循环的序列，此信号提供转向时车灯循环点亮的初始信号来源。其次，利用3-8译码器74LS138芯片，实现对初始循环信号进展译码，实现车灯按照要求来循环点亮。最后，通过K0、K1三个开关设计一个组合逻辑电路，控制尾灯电路，完成开关控制电路的设计。这几步得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。第3章详细设计容3.1设计步骤3.1.1列出尾灯与汽车运行状态表表3-1尾灯和汽车运行状态关系表开关控制运行状态左尾灯右尾灯K0K1D1D2D3D4D5D600正常运行灯灭灯灭01右转弯灯灭按D4D5D6顺序循环点亮10左转弯按D3D2D1顺序循环点亮灯灭11临时刹车所有的尾灯随时钟CP同时闪烁3.1.2设计总体框图由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码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，各指示灯与各给定条件〔K0、K1、CP、Q1、Q0〕的关系，即逻辑功能表如表3-2所示〔表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态〕。表3-2汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制三进制计数器六个指示灯K0K1Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010001100001000000100000011000011000100001000010000011XXCPCPCPCPCPCP由表3-1-2得出总体框图，如图3-3所示：图3-3汽车尾灯控制电路原理框图3.1.3设计单元电路三进制计数器三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成。图3-4三进制计数器电路图采用CP下降沿触发的JK触发器，当CP由1跳变为0时，触发器的输出依据J和K的状态而定。表3-5为J-K触发器的状态表。表3-5J-K触发器的状态表JK说明0011010101输出状态不变同J端状态同J端状态输出状态翻转由双JK组成的三进制计数器的逻辑功能表如表3-2。JK触发器构成的三进制计数器电路原理图如图3-4所示图3-1-4三进制计数器开关控制电路K1、K2、CP与G、A逻辑功能如下表3-1-4所示表3-1-4K1、K2、CP与G、A逻辑功能表开关控制CP使能信号K1K2GA00×0101×1110×1111CP0CP开关控制电路的电路原理图如图3-1-5所示图3-1-5开关控制电路原理图3-8译码器本课程设计采用的是74LS138译码器74LS138为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路构造型式，其74LS138工作原理如下：

当一个选通端〔G1〕为高电平，另两个选通端〔/(G2A)和/(G2B)〕为

低电平时，可将地址端〔A、B、C〕的二进制编码在一个对应的输出端以低

电平译出。74LS138的作用利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24线译码器；假设外接一个反

相器还可级联扩展成32线译码器。

假设将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器74LS138引脚图如图3-1-6所示图3-1-63-8译码器引脚图3线-8线译码器74LS138的功能表表3-1-5译码器真值表无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏3.2设计容汽车尾灯电路如图3所示，其显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成，译码电路由3－8译码器74LS138和6个与非门构成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当K1＝1，K2＝0时，使能信号A＝G＝1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端、、依次为0有效〔、、信号为"1〞无效〕，即反相器G1～G3的输出也依次为0，故指示灯D3D2D1按顺序点亮示意汽车左转弯。假设上述条件不变，而S1＝0，S2＝1时，那么74LS138对应的输出端、、依次为0有效，即反相器G4~G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮示意汽车右转弯。当G＝0，A＝1时，74LS138的输出端全为1，G1~G6的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。电路图分析如下列图3-3-1所示为汽车尾灯控制器输出LED模拟汽车尾灯电路图图3-3-1汽车尾灯控制器LED显示连接图开关控制电路。设74LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件〔K0、K1、CP〕的真值表，如表4所示，由表4结果整理得逻辑表达式为：G=K0⊕K1A=K0K1+K0K1CP=K0K1·K0K1CP第4章设计结果及仿真4.1总电路图汽车尾灯电路总图如下列图4-1-1所示。图4-1-1汽车尾灯控制器总电路图4.2仿真连接图四踪示波器与原理图连接示意图如图4-2-1所示。图4-2-1四踪示波器仿真连接图4.3输出仿真图4-3-1开关不同状态的输出状态K0、K1开关闭合、断开的四种状态00、01、10、11分别表示，如图4-3-1所示为开关处于右转弯〔01〕状态时两个示波器的波形图图4-3-2示波器1、2的波形图结论通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识，并且将能够灵活运用已学到得有关知识并应用于实践。同时也让我认识到团队协作所需要的各种能力，分工、沟通、组织、合作等。这次设计不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监视。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了为人处事的态度。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但通过和同学一起查阅资料与讨论思考终找出了原因所在，将设计圆满完成。本次课程设计中，我们这一小组的课题是：汽车尾灯控制电路的设计。通过一番努力根本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。从一开场承受课程设计任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终模拟成功，每一步都必须认真仔细。在设计过程中，我们用到了以前所学的同步计数器74LS161和74LS138。让我们对其功能和运用有了更深一步的了解。并且通过Multisim软件对电路进展模拟仿真，使设计结果得到验证。此次设计让我感触很深，我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我了解到了模拟电路和数字电路之间的联系，使我对单元功能电路的理解和运用的能力有了进一步的提高；掌握了数字根本仪器仪表的使用方式及其74系列的局部芯片的使用，熟悉了电子设计的一般步骤和方法；明白了科研过程的艰辛和思考对科研的重要性，及其如何提高实际解决问题的能力和水平，掌握了自主查询资料，身体力行解决问题的能力。也了解了所学课程在实际生活中的应用。数字逻辑作为电子科学与技术专业学生必修的一门专业根底课，我们进展数字电子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，这样使我们更加结实的掌握分析与设计的根本知识与理论，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根本方法，为以后的学习奠定根底。心得体会在此次课程设计中不仅培养了独立思考、动手操作的能力，其他各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最让我们受益匪浅的。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能苦中作乐。回忆起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以稳固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，将理论应用到实际中，才能真正为社会效劳，从而在提高自己的实际动手能力和独立思考的能力的同时为社会效劳，发挥自己价值。实验过程中，也对我们个人的进展了考察，培养了我们的自主学习的精神，共同体会到成功后的喜悦心情。知识就是力量，只有同学互相之间默契融洽的配合及充分的知识储藏、搜集学习才能换来最终完美的结果。此次设计也让我明