数字电子课设报告.汽车尾灯控制电路设计

一.概述汽车尾灯控制电路是很常用的工作电路，在日常的生活中有着很广泛的应用。汽车行驶时，会出现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车四种情况，针对这四种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态。设计一个汽车尾灯控制电路，技术指标如下：假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯〔用发光二极管模拟〕；汽车正常运行时指示灯全灭；汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。二.方案论证方案一：汽车尾灯控制电路主要由D触发器逻辑电路，左转、右转控制电路，刹车控制电路构成。首先将脉冲信号CLK提供应D触发器逻辑电路。用三片D触发器设计一个逻辑电路可以产生001、010、100的循环信号。将此信号作为左转、右转的原始信号。设置左转控制开关和右转控制开关。通过开关的控制将左转、右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这局部电路起到信号分拣的作用。设置刹车控制开关，将脉冲信号CLK提供应刹车控制电路。当开关置为刹车信号时，分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随着时钟信号CLK全部闪烁的功能。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。方案一原理框图如图1所示。图1方案一原理框图方案二：汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示、驱动电路构成。由于汽车左或右转弯时，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，设置两个可控制的开关，可产生00、01、10、11四种状态。开关置为00状态时，表示汽车处于正常运行状态。开关置为01状态时，表示汽车处于右转弯的状态。开关置为10状态时，表示汽车处于左转弯的状态。开关置为11状态时，表示汽车处于刹车的状态。其次，设计电路实现所需到达功能。三进制计数器可用两片D触发器构成。译码电路可用3线—8线译码器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。方案二原理框图如图2所示。开关控制电路开关控制电路显示、驱动电路三进制计数器译码电路图2方案二的原理框图最终方案为方案二。三.电路设计1.时钟脉冲电路由555定时器构成的多谐振荡器电路如图3所示。28.86k28.86kR157.72kR210nFC10nFCf12VVsLM555CMTimerGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI208761CP图3由555构成的多谐振荡器接通电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期T为：T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C这样，通过控制电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号。2.开关控制电路开关控制电路如图4所示。VCCVCC5VVCC5VJ1Key=AJ2Key=BR1200?R2200?U3A74LS136DU7B74LS00DU9B74LS00DU15B74LS04DU16A74LS10D011VCCVCC014131210DGCPC图4开关控制电路电路通过控制开关A、B的断开和闭合，实现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车四种状态。AB置为00状态时，表示汽车处于正常运行状态。AB置为01状态时，表示汽车处于右转弯的状态。AB置为10状态时，表示汽车处于左转弯的状态。AB置为11状态时，表示汽车处于刹车的状态。3.三进制计数器原理图如图5所示。UU2A74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2U2B74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2VCC5VVCC312AB图5三进制计数器原理框图4.译码、显示驱动电路译码、显示驱动电路如图6所示。U1U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5VCC5VR3200R4200R5200R6200R7200R8200U4A74LS00DU5A74LS00DU6A74LS00DU7A74LS00DU8A74LS00DU9A74LS00DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04DU14A74LS04DU15A74LS04DLED1LED2LED3LED4LED5LED6VCC28272625242322212019181716141312111098765430CＢAＧ图６译码、显示驱动电路四、性能的测试利用Multisim10进行测试和仿真。1.当汽车正常行驶时，AB置为00状态，指示灯全灭。仿真结果如图7所示。图7正常行驶仿真结果2.当汽车左转弯时，AB置为10状态，左侧3个指示灯按LED1->LED2->LED3顺序循环点亮。仿真结果如图8所示。图8左转弯仿真结果3.当汽车右转弯时，开关置为01状态，右侧3个指示灯按LED4->LED5->LED6顺序循环点亮。仿真结果如图9所示。图9右转弯仿真结果4.当汽车刹车时，AB置为11状态，所有指示灯全部随着时钟信号闪烁。仿真结果如图10所示。图10刹车仿真结果五．结论电路的主要特点是选用简单常见的元器件，充分利用所学知识。通过仿真结果可以看出，符合任务书中所要求的性能指标，完成所需功能。六．性价比本电路采用的都是简单且常见的元器件，价格相对廉价，性能根本符合技术要求。适用于对技术要求不是十分严格的电路。因此，本电路的性价比拟高。七、课设体会及合理化建议这次总的说来收获很大，但在独立设计过程中着实也遇到了不少困难。比方开始时不知用什么逻辑器件使输出为001、010、100的循环，以使指示灯按一定的顺序依次点亮，后经过与同学的讨论最终使问题得到了解决，我想这也是最吸引我们的地方，当真正投入时才发现乐在其中。一开始对软件不熟悉，刚进行上机设计时很不顺手，遇到不少麻烦，经过自己的学习和老师的指导，才完成了电路的设计并成功进行了仿真。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：北京交通大学出版社，2004年[4]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：高等教育出版社，2006年[5]谢自美主编．电子线路设计·实验·测试．[M]武汉：华中科技大学出版社，2006年[6]华满清主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：机械工业出版社，2005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1Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、电阻20082Ｒ９电阻28.86k13Ｒ10电阻57.72k14LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、发光二极管LED65U2A、U2B、JK触发器74LS7626U10A、U11A、U12A、U13A、U14A、U15A、