数字电路课程设计：汽车尾灯灯控制电路

JINGGANGSHANUNIVERSITY《数字电路》课程设计报告

题目：汽车尾灯控制电路学号：1809106038姓名：吴邪班级：18通信一班教师：陈田

2020年06月07日目录TOC\o"1-1"\h\u13395第一章汽车尾灯控制电路设计 第一章汽车尾灯控制电路设计1.1设计说明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。在汽车行驶过程中，汽车尾灯会根据汽车行驶的状态相应的发生改变1.2技术指标·汽车正常运行时指示灯全灭·汽车右转时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮·汽车左转时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮·汽车刹车时指示灯全亮第二章设计方案论证2.1可行性分析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，设计电路实现所需达到功能。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。即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2-１原理框图2.2列出尾灯与汽车运行状态表开关控制运行状态左尾灯右尾灯S1S2D1D2D3D4D5D600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同时闪烁图2-2尾灯与汽车运行状态表由于汽车左转弯时，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（S1、S2、CP、Q1、Q0）的关系，即逻辑功能表如表2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。开关控制三进制计数器六个指示灯S1S2Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010001100001000000100000011000011000100001000010000011XXCPCPCPCPCPCP图2-3汽车尾灯控制逻辑功能表2.3总体框架由上表得出总体框图，开关控制电路开关控制电路显示、驱动电路译码电路三进制计数器尾灯电路S1S2图2-4总体框架设计单元电路3.1开关控制电路＆＆=1＆＆1S1S2+5v+5vGACP74LS8674LS0074LS10图3-1开关控制电路图电路通过控制开关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。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（S1、S2、CP）的真值表，结果整理得逻辑表达式为：由上式得开关控制电路开关控制CP使能信号S1S2GA00×0101×1110×1111CP0CP图3-2开关控制电路真值表3.2译码、显示驱动电路U1U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5VCC5VR3200R4200R5200R6200R7200R8200U4A74LS00DU5A74LS00DU6A74LS00DU7A74LS00DU8A74LS00DU9A74LS00DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04DU14A74LS04DU15A74LS04DLED1LED2LED3LED4LED5LED6VCC28272625242322212019181716141312111098765430CＢAＧ图3-3译码、显示驱动电路3.3三进制计数器U2AU2A74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2U2B74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2VCC5VVCC312AB图3-4三进制计数器三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成。1J1J1K1Q12J2K2Q274LS76“1”“1”CPQ0Q174LS76图3-5双JK触发器７４LS７６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。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图３－６J－K触发器状态表采用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。由双JK组成的三进制计数器的逻辑功能表汽车尾灯电路其显示驱动电路由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S1＝1，S2＝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D3→D2→D1按顺序点亮示意汽车左转弯。若上述条件不变，而S1＝0，S2＝1时，则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。图３－７汽车尾灯显示驱动电路3.4时钟脉冲电路由555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示。28.86k28.86kR157.72kR210nFC10nFCf12VVsLM555CMTimerGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI208761CP图３－８５５５定时器构成多谐振荡电路接通电源后，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1/3Vc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。设计汽车尾灯总体电路GG16G15＋5V12111＆1＆1＆1＆1＆1＆Y2Y1Y0Y4Y5Y674LS138G1200×6D1~D6G1~G674LS04G7~G1274LS00125134678910+5V＆1J1K1Q12J2K2Q“1”“1”Q0Q174LS76AG＆＆&＝12G13G14＋5VCPG13~G1474LS00G16~G1774LS10G17A2A1A0G1574LS86S2S1图４－１汽车尾灯总体电路图第五章仿真与调试5.1性能的测试利用Multisim10进行测试和仿真。5.2安装调试过程根据仿真电路图，简单改装后将电路连至电子技术综合实验仪上。其中：

或非门，或门，与门，非门共同使用几个有相应功能的集成电路。过程：从开关电路开始；完成555定时器的参数设置，并连接开关电路；测试555定时器的脉冲信号；完成74LS161的连接；完成两个74LS138的连接；完成尾灯控制电路；最后检测。5.3仿真电路图经过多次调整，得到最终的模拟仿真图如下：图５－１模拟仿真图通过改变K0，K1，K2开关的闭合情况，得到对应编码的车辆运行状态下，尾灯的状态。得到功能表如下：状态编码K2K1K0状态0000正常1001正常2010左转3011左转，刹车4100右转5101右转，刹车6110刹车7111倒车图５－２汽车尾灯控制电路功能表详细说明如下：状态0和1汽车正常行驶时，汽车尾部左右两侧的指示灯不亮状态；状态2汽车左转弯行驶时(同时启动计时系统)，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮，右侧的指示灯全灭；状态3左转弯刹车时，左侧的三个尾部灯顺序循环点亮，右侧的灯全亮。状态4汽车右转弯行驶时(同时启动计时系统)，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮，左侧的指示灯全灭；状态5右转弯刹车时，右侧的三个尾部灯顺序循环点亮，左侧的灯全亮.状态6汽车临时刹车时，所有指示灯同时处于闪烁状态。状态7倒车时，尾部左右两侧各一个灯处于闪烁状态。第六章心得体会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。比如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。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，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真挚，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。设计让我感触很深。通过这次课程设计，掌握了数字基本仪器仪表的使用方式及其74系列的部分芯片的使用，熟悉了电子设计的一般步骤和方法；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。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。而这也是之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。附录实物实验设备：名称数量参数及其备注74LS1382555定时器174