汽車(chē)尾燈設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告設(shè)計(jì)題目：汽車(chē)尾燈控制的設(shè)計(jì) 班 級(jí)：計(jì)算機(jī)140* 學(xué) 號(hào)：*姓 名：*指導(dǎo)教師：*設(shè)計(jì)時(shí)間：2016年7月摘 要本文介紹了使用TTL邏輯門(mén)與時(shí)序邏輯芯片設(shè)計(jì)模擬汽車(chē)尾燈工作情況電路的方法。本文主要闡述了CP脈沖產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器及譯碼器的使用，以及顯示驅(qū)動(dòng)和模式控制電路的設(shè)計(jì)。所涉及的汽車(chē)尾燈控制電路分為控制電路、譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器及尾燈狀態(tài)顯示五個(gè)模塊?？刂齐娐?amp;尾燈顯示狀態(tài)：本次設(shè)計(jì)通過(guò)六個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車(chē)尾燈來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在行駛時(shí)的七種情況：正常行駛，剎車(chē)，右轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)并剎車(chē)，左轉(zhuǎn)并剎車(chē)，倒車(chē)。經(jīng)三個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制六個(gè)二極管的發(fā)光、熄滅及

2、閃爍，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需。此設(shè)計(jì)涉及使用555定時(shí)器組成秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)及計(jì)算，使用74LS161計(jì)數(shù)器進(jìn)行的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（三進(jìn)制計(jì)數(shù)器），73LS138譯碼器的使用及改造設(shè)計(jì)，TTL邏輯門(mén)電路的設(shè)計(jì)與化簡(jiǎn)等方法。 關(guān)鍵詞：555，計(jì)數(shù)器，譯碼器。目 錄摘要 1第1章 概述 2第2章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 32.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 32.2 設(shè)計(jì)要求 3第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 3.1方案論證 43.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 43.2.1 結(jié)構(gòu)框圖及說(shuō)明 43.2.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 53.3 單元電路設(shè)計(jì) 6 3.3.1單元電路工作原理 63.3.2元件參數(shù)選擇 12第4章 軟件仿真 144.1 仿真電

3、路圖144.2 仿真過(guò)程及結(jié)果14第5章 安裝調(diào)試205.1 安裝調(diào)試過(guò)程205.2 故障分析20第6章 結(jié)論21第7章 使用儀器設(shè)備清單22參考文獻(xiàn)23收獲、體會(huì)和建議24第2章 課程設(shè)計(jì)及任務(wù)要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)汽車(chē)尾燈控制電路，芯片型號(hào)不限。要求畫(huà)出設(shè)計(jì)邏輯圖，簡(jiǎn)述各功能塊設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)思路。2.1 設(shè)計(jì)要求基本內(nèi)容根據(jù)汽車(chē)運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)電路滿(mǎn)足指示燈以下五種不同的狀態(tài)：（1）汽車(chē)正常行駛時(shí)，汽車(chē)尾部左右兩側(cè)的指示燈不亮狀態(tài)；（2）汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng))，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，左側(cè)的指示燈全滅；（3）汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng))，左側(cè)3個(gè)指示燈按左

4、循環(huán)順序點(diǎn)亮，右側(cè)的指示燈全滅；（4）汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，所有指示燈同時(shí)處于閃爍狀態(tài)。（5）倒車(chē)時(shí)，尾部?jī)蓚?cè)的左右各一個(gè)指示燈隨CP時(shí)鐘脈沖同步閃爍。擴(kuò)展內(nèi)容（1）右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)時(shí)，右側(cè)的三個(gè)尾部燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，左側(cè)的燈全亮；左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)時(shí)，左側(cè)的三個(gè)尾部燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，右側(cè)的燈全亮。（2）用七段數(shù)碼管顯示汽車(chē)的七種工作狀態(tài)，即正常行駛、剎車(chē)、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)、左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)和倒車(chē)等功能。（3）自主設(shè)計(jì)部分。第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 方案論證由于汽車(chē)尾燈有七種狀態(tài)，故可以用三個(gè)開(kāi)光變量進(jìn)行控制。此處使用 三個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行控制，由此可以列出尾燈顯示狀態(tài)與汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表，如表3.1所示。表3.1尾燈

5、顯示狀態(tài)和汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表開(kāi)關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左側(cè)三個(gè)尾燈右側(cè)三個(gè)尾燈 000正常行駛熄滅001右轉(zhuǎn)彎熄滅右循環(huán)點(diǎn)亮010左轉(zhuǎn)彎左循環(huán)點(diǎn)亮熄滅011剎車(chē)閃爍100倒車(chē)僅左側(cè)一個(gè)閃爍僅右側(cè)一個(gè)閃爍101右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)點(diǎn)亮右循環(huán)點(diǎn)亮110左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)左循環(huán)點(diǎn)亮點(diǎn)亮由于左右兩側(cè)各有三個(gè)指示燈，因此可使用74LS161實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)控制左右轉(zhuǎn)彎、左右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)時(shí)的循環(huán)點(diǎn)亮。假定三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)以 表示，則0 0、0 1、1 1三種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)三盞燈的0 0 1、0 1 0或 1 0 0.此后應(yīng)添加譯碼電路來(lái)識(shí)別為左側(cè)亦或者右側(cè)尾燈，并最終在CP脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)尾燈狀態(tài)的變換。3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1

6、 結(jié)構(gòu)框圖及說(shuō)明汽車(chē)尾燈控制電路總體框圖如圖3-1所示 譯碼電路 驅(qū)動(dòng)電路控制電路 尾燈狀態(tài)顯示 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖 3.1汽車(chē)尾燈控制電路總框圖三進(jìn)制計(jì)數(shù)器使用74LS161實(shí)現(xiàn)，經(jīng)74LS138譯碼后與經(jīng)TTL邏輯門(mén)電路處理過(guò)的控制電路信號(hào)在CP脈沖驅(qū)動(dòng)下共同控制尾燈的顯示狀態(tài)。 3.2.1 系統(tǒng)原理圖及工作原理傳遞cp信號(hào)設(shè)置計(jì)數(shù)器 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 驅(qū)動(dòng)電路提供三進(jìn)制信號(hào)參與TTL邏輯門(mén)電路輸出 尾燈狀態(tài)顯示 譯碼電路控制電路經(jīng)TTL門(mén)電路翻譯后選擇狀態(tài)圖 3.2汽車(chē)尾燈控制電路系統(tǒng)原理圖使用555計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)秒脈沖發(fā)生器作為提供CP信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。CP信號(hào)傳遞給74LS161計(jì)數(shù)器，采用置數(shù)法

7、設(shè)置為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同時(shí)CP信號(hào)也將參與TTL邏輯門(mén)電路對(duì)控制電路的翻譯過(guò)程，翻譯結(jié)果傳遞給譯碼電路中的74LS138譯碼器，在三進(jìn)制計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)下選擇不同模式進(jìn)行輸出。3.2單元電路設(shè)計(jì)3.2.1單元電路工作原理3.2.1.1驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路采用555計(jì)時(shí)器組成秒脈沖發(fā)生器。即:T = 1 sf = 1 Hzq = 0.51 F = F T = 0.7 (+2) C+21430k可以設(shè)定=700k=30k3.2.1.2三進(jìn)制計(jì)數(shù)器Cp使用74LS161采用置數(shù)法設(shè)計(jì)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。A B C D四端接地置0 。1 7 10接高電平置1 。2接由驅(qū)動(dòng)電路提供的CP脈沖信號(hào)。輸出結(jié)果為隨cp信號(hào)變化

8、的00 01 10循環(huán)。3.2.1.3TTL邏輯門(mén)電路(模式控制電路)根據(jù)表3.1及三進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出結(jié)果可進(jìn)一步得到開(kāi)關(guān)狀態(tài)與指示燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表3.2所示。表3.2尾燈顯示狀態(tài)和汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表開(kāi)關(guān)變量汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)計(jì)數(shù)器狀態(tài)汽車(chē)尾燈狀態(tài)左側(cè) 右側(cè) 0 0 0正常行駛× ×0 0 00 0 00 0 1右轉(zhuǎn)彎0 00 0 01 0 00 10 0 0 0 1 01 00 0 00 0 10 1 0左轉(zhuǎn)彎0 00 0 10 0 00 10 1 00 0 01 01 0 00 0 00 1 1剎車(chē)× ×CP CP CPCP CP CP1 0 0倒車(chē)&#

9、215; ×CP 1 11 1 CP1 0 1右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)0 01 1 11 0 00 11 1 10 1 01 01 1 10 0 11 1 0左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)0 00 0 11 1 10 10 1 01 1 11 01 0 01 1 1設(shè)C為138譯碼器的第三個(gè)輸入端。且A B接三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出。則可以通過(guò)C的改變來(lái)選擇所需要的輸出端。G2A和G2B接地。Y0Y3按左循環(huán)順序接左側(cè)尾燈，Y4Y6按右循環(huán)順序接右側(cè)尾燈。由于計(jì)數(shù)器電路始終處于工作狀態(tài)，地址碼會(huì)不斷送入譯碼器，因此將C和G(G1)作為控制信號(hào)，以在非左右轉(zhuǎn)工作狀態(tài)時(shí)屏蔽譯碼信號(hào)的影響。當(dāng)G=0時(shí)，譯碼器輸出均為1，系統(tǒng)工作

10、于非轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，此時(shí)可以通過(guò)后續(xù)的驅(qū)動(dòng)電路控制尾燈的顯示狀態(tài)為臨時(shí)剎車(chē)或著正常行駛。當(dāng)G=1,C=0時(shí)，譯碼器輸出0引腳為Y0Y1Y2Y0，使左側(cè)尾燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；當(dāng)G=1，C=1時(shí)，譯碼器輸出0引腳為Y4Y5Y6Y4，使右側(cè)尾燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮。從而實(shí)現(xiàn)了左右轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)側(cè)尾燈的顯示控制。則在開(kāi)關(guān)的控制下，各個(gè)參數(shù)與尾燈狀態(tài)如表3.3所示表3.3尾燈顯示狀態(tài)、汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)與各個(gè)參數(shù)的關(guān)系表開(kāi)關(guān)變量CGALALLARARR汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài) 0 0 0×01111正常行駛 0 0 1111111右轉(zhuǎn)彎 0 1 0011111左轉(zhuǎn)彎0 1 1×0CPCPCPCP剎車(chē)1 0 0

11、5;01CP1CP倒車(chē) 1 0 1110011右轉(zhuǎn)彎剎車(chē) 1 1 0011100左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)經(jīng)卡諾圖化簡(jiǎn)后得各個(gè)變量表達(dá)式如下：為了簡(jiǎn)化電路，將上述式子化為與非表達(dá)式連接后如下圖ARRCPALLARALGC 3.2.1.4譯碼電路GCG1端接信號(hào)G控制高地位選擇，G2AG2B接地。A B輸入端為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的Q0 Q1輸出端,C輸入端接C信號(hào)。Y0Y3按左循環(huán)順序接左側(cè)尾燈，Y4Y6按右循環(huán)順序接右側(cè)尾燈。當(dāng)G=1,C=0時(shí)，譯碼器輸出0引腳為Y0Y1Y2Y0，使左側(cè)尾燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；當(dāng)G=1，C=1時(shí)，譯碼器輸出0引腳為Y4Y5Y6Y4，使右側(cè)尾燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮。從而實(shí)現(xiàn)了左右轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)側(cè)

12、尾燈的顯示控制。3.2.1.5尾燈狀態(tài)顯示電路選用六個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車(chē)尾燈，連接方式如3.2.1.4中所述74LS138輸出信號(hào)接入一個(gè)二輸入與非門(mén)。左側(cè)三盞中左側(cè)的與非門(mén)另一端接ALL，其余兩個(gè)接AL。右側(cè)三盞中右側(cè)的與非門(mén)另一端接ARR，其余兩個(gè)接AR。與非門(mén)輸出直連二極管，如下圖所示ARRARALLAL右2右1右3左3左2左1Y6Y5Y4Y2Y0Y1 3.2.1.5數(shù)碼管功能顯示電路數(shù)碼管顯示電路用來(lái)實(shí)時(shí)顯示3個(gè)開(kāi)關(guān)的組合狀態(tài)，有兩種方案可供選擇： 不使用譯碼芯片，直接由邏輯函數(shù)通過(guò)門(mén)電路連接七段數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g端，使其顯示出相應(yīng)的數(shù)字。此種方案將會(huì)產(chǎn)生七個(gè)復(fù)雜的邏輯

13、函數(shù)，且需要使用大量的邏輯門(mén)電路。不僅電路復(fù)雜，而且成本較高。所以本設(shè)計(jì)不采用此種方案。 使用數(shù)碼管顯示譯碼芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。74LS48是有內(nèi)部上拉電阻的BCD輸入四線(xiàn)-七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器。其輸出端OAOG為高電平有效，可驅(qū)動(dòng)七段共陰數(shù)碼管。使用時(shí)，只需將并行輸入信號(hào)接至芯片BCD碼輸入端，輸出端OAOG連接數(shù)碼管的對(duì)應(yīng)段，數(shù)碼管就將輸出輸入信號(hào)的值。不需要任何門(mén)電路，電路簡(jiǎn)單，成本低。綜上所述，本設(shè)計(jì)中采用方案。其電路原理圖如圖2-5所示。由于設(shè)計(jì)中要求實(shí)時(shí)輸出開(kāi)關(guān)組合狀態(tài)，所以我們將功能端LT、RBI和BO置高電平，使其失能。為保證輸入信號(hào)真實(shí)有效，輸入最高位D置0。3.2.2元件參數(shù)選

14、擇如3.2.1中計(jì)算及說(shuō)明。驅(qū)動(dòng)電路中使用=700k=30k及555定時(shí)器。譯碼電路使用74LS138譯碼器。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器使用74LS161計(jì)數(shù)器及一個(gè)非門(mén)（一個(gè)74LS04）。尾燈狀態(tài)顯示電路使用六個(gè)二輸入與非門(mén)(兩個(gè)74LS00)。模式選擇電路使用了三個(gè)開(kāi)關(guān)、十個(gè)二輸入與非門(mén)、四個(gè)二輸入正與門(mén)及3個(gè)三輸入與非門(mén)。另使用導(dǎo)線(xiàn)若干。第4章 軟件仿真4.1 仿真電路圖4.2 仿真過(guò)程及結(jié)果4.2.1 正常行駛開(kāi)關(guān)置為0 0 0。右側(cè)尾燈狀態(tài)顯示電路可見(jiàn)為全部熄滅。下方五個(gè)二極管非別為G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。4.2.2 右轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)置為0 0 1。左側(cè)尾燈全部熄滅，右側(cè)

15、尾燈右循環(huán)。下方五個(gè)二極管非別為G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。4.2.3 左轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)置為0 1 0。右側(cè)尾燈全部熄滅，左側(cè)尾燈左循環(huán)。下方五個(gè)二極管非別為G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。4.2.4 剎車(chē)開(kāi)關(guān)置為0 1 1。尾燈全部閃爍。下方五個(gè)二極管非別為G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。4.2.5 倒車(chē)開(kāi)關(guān)置為1 0 0。左右兩側(cè)最外側(cè)尾燈閃爍，其余四個(gè)點(diǎn)亮。下方五個(gè)二極管非別為G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。4.2.6 右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)開(kāi)關(guān)置為1 0 1。左側(cè)尾燈全部點(diǎn)亮，右側(cè)尾燈左循環(huán)。下方五個(gè)二極管非別為

16、G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。4.2.7 左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)開(kāi)關(guān)置為1 1 0。右側(cè)尾燈全部點(diǎn)亮，左側(cè)尾燈左循環(huán)。下方五個(gè)二極管非別為G AR AL ARR ALL可以看到其狀態(tài)符合預(yù)期。第5章 安裝調(diào)試5.1 安裝調(diào)試上機(jī)安裝過(guò)程中僅僅實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)功能部分，拓展功能幾經(jīng)調(diào)試仍然不能正常運(yùn)行。5.2 故障分析上機(jī)安裝過(guò)程中僅僅實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)功能部分，拓展功能幾經(jīng)調(diào)試仍然不能正常運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)并沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。撰寫(xiě)報(bào)告的過(guò)程中才意識(shí)到是左側(cè)的三個(gè)二極管的接法出了問(wèn)題。Y0 Y1 Y2本應(yīng)分別接左內(nèi) 左中 左外側(cè)的三個(gè)發(fā)光二極管，而在上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我卻未加思考直接按照順序?qū)⒘鶄€(gè)二極管接在了

17、Y0 Y1 Y2 Y4 Y5 Y6經(jīng)與非門(mén)處理后的信號(hào)上。由于左外和右外側(cè)本應(yīng)接Y2和ALL經(jīng)與非門(mén)處理后的信號(hào)、Y6和ARR經(jīng)與非門(mén)處理的信號(hào)，所以在數(shù)次差錯(cuò)重連后都沒(méi)能達(dá)成預(yù)期目的，非常遺憾。第6章 結(jié)論該設(shè)計(jì)方法正確有效?；緝?nèi)容根據(jù)汽車(chē)運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)電路滿(mǎn)足指示燈以下五種不同的狀態(tài)：（1）汽車(chē)正常行駛時(shí)，汽車(chē)尾部左右兩側(cè)的指示燈不亮狀態(tài)；（2）汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng))，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，左側(cè)的指示燈全滅；（3）汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)系統(tǒng))，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，右側(cè)的指示燈全滅；（4）汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，所有指示燈同時(shí)處于閃爍狀態(tài)。（5）倒車(chē)時(shí)，

18、尾部?jī)蓚?cè)的左右各一個(gè)指示燈隨CP時(shí)鐘脈沖同步閃爍。擴(kuò)展內(nèi)容（1）右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)時(shí)，右側(cè)的三個(gè)尾部燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，左側(cè)的燈全亮；左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)時(shí)，左側(cè)的三個(gè)尾部燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，右側(cè)的燈全亮。（2）用七段數(shù)碼管顯示汽車(chē)的七種工作狀態(tài)，即正常行駛、剎車(chē)、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎剎車(chē)、左轉(zhuǎn)彎剎車(chē)和倒車(chē)等功能。在改正上機(jī)錯(cuò)誤后可以實(shí)現(xiàn)基本功能四個(gè)拓展功能三個(gè)全部共七個(gè)功能。無(wú)自主設(shè)計(jì)功能。第7章 使用儀器清單使用儀器數(shù)量30k電阻1700k電阻11F電容10.01F電容1555計(jì)時(shí)器174LS00474LS10174LS04174LS138174LS1611發(fā)光二極管6（指示器5）開(kāi)關(guān)3導(dǎo)線(xiàn)若干參考文獻(xiàn)1. 馬學(xué)文 李景宏主編，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程。北京：科學(xué)出版社，2013.032.李晶皎，李景宏編著.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出版社，20123.高吉祥，易凡編著.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，20024.陳大欽編著. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn). 北京：高等教育出版社，2000收獲、體會(huì)和建議盡管上機(jī)前已經(jīng)預(yù)