數(shù)電課設(shè) 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流數(shù)電課設(shè) 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì).精品文檔.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)仿真與制作 初始條件： 利用中、小規(guī)模集成電路芯片7400、7404、74138、7476、7486和其它器件實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾燈顯示的控制功能。電路組成框圖如圖1所示。（也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)）圖1汽車尾燈控制電路框圖要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。2、技術(shù)要求：設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3

2、個(gè)指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是：汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮。當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循順序點(diǎn)亮。臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。制作實(shí)際運(yùn)行裝置。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時(shí)間安排：1）第1-2天，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2）第3-4天， 方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3）第4-5天， 電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫。4）第6天，上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，

3、同時(shí)進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要11. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)21.1 設(shè)計(jì)方案構(gòu)思21.2 電路原理框圖22.各模塊方案及電路參數(shù)32.1脈沖產(chǎn)生電32.1.1電路方案32.1.2電路原理圖32.1.3電路參數(shù)42.2三進(jìn)制電路52.2.1電路設(shè)計(jì)52.2.2電路原理圖62.3 開(kāi)關(guān)控制電路72.3.1電路工作原理72.3.2電路原理圖72.4 譯碼驅(qū)動(dòng)電路82.3.1電路工作原理82.3.2電路原理圖84. Multisim仿真94.1 脈沖產(chǎn)生電路仿真94.2電路整體仿真圖105.實(shí)物測(cè)試116.總結(jié)127.元件清單138.附錄14參考文獻(xiàn)1

4、7摘要數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是一門實(shí)用的專業(yè)基礎(chǔ)課，而該課程的課程設(shè)計(jì)就是為了讓我們鞏固在理論課和實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)習(xí)到的知識(shí)。本次課程設(shè)計(jì)要求是做一個(gè)汽車尾燈控制電路，使用開(kāi)關(guān)控制汽車尾燈在右轉(zhuǎn)彎時(shí)右尾燈右循環(huán)亮，左轉(zhuǎn)彎時(shí)左尾燈左循環(huán)量，剎車時(shí)全部一起閃爍，正常行駛時(shí)燈全滅，并通過(guò)LED模擬尾燈顯示結(jié)果。本次課設(shè)要求我們綜合理論課程中的知識(shí)，先運(yùn)用Multisim來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，并通過(guò)開(kāi)關(guān)和LED燈來(lái)模擬顯示結(jié)果。為完成本次課設(shè)任務(wù)要求，將整個(gè)尾燈控制系統(tǒng)分為四部分：開(kāi)關(guān)模擬左右轉(zhuǎn)及剎車、555多諧震蕩產(chǎn)生脈沖信號(hào)、譯碼驅(qū)動(dòng)電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。本次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)方案論證-電路設(shè)計(jì)-電路實(shí)

5、現(xiàn)-安裝調(diào)試-系統(tǒng)測(cè)試-總結(jié)報(bào)告等過(guò)程，達(dá)到了提高動(dòng)手能力和電子技術(shù)實(shí)踐技能的目的。關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)控制，三進(jìn)制，譯碼驅(qū)動(dòng)，555多諧震蕩，LED模擬尾燈顯示。1. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)方案構(gòu)思設(shè)計(jì)方案：將設(shè)計(jì)電路分為四個(gè)模塊：脈沖產(chǎn)生電路、開(kāi)關(guān)控制電路、三進(jìn)制技術(shù)電路、譯碼及LED模擬汽車尾燈顯示模塊共四部分可達(dá)到基本要求。（1）脈沖產(chǎn)生電路：主要由555芯片構(gòu)成多諧振蕩器，分別設(shè)置好電阻R1、R2和電容C1的值，可得到所需的脈沖頻率和占空比。（2）開(kāi)關(guān)控制電路：通過(guò)三個(gè)開(kāi)關(guān)模擬剎車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，并以7400與非門、7404非門、7486或非門輔助控制，當(dāng)左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，左邊的尾燈按左循環(huán)依次

6、點(diǎn)亮；當(dāng)右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，右邊的尾燈按右循環(huán)依次點(diǎn)亮；當(dāng)剎車開(kāi)關(guān)閉合，所有尾燈同時(shí)隨脈沖相應(yīng)地閃爍；所有開(kāi)關(guān)都打開(kāi)時(shí)，車正常行駛，全部燈滅。（3）三進(jìn)制電路：按課設(shè)所給初始條件，確定用兩個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)電路，實(shí)現(xiàn)從00-01-10-00循環(huán)計(jì)數(shù)。（4）譯碼驅(qū)動(dòng)電路：為實(shí)現(xiàn)課設(shè)所要求功能，在對(duì)三進(jìn)制電路譯碼時(shí)，右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)000-001-010-000譯碼；左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，實(shí)現(xiàn)100-101-110-100譯碼；剎車開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電路不譯碼開(kāi)關(guān)控制電路LED模擬尾燈燈顯示1.2 電路原理框圖譯碼驅(qū)動(dòng)電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器秒脈沖產(chǎn)生電路圖1 電路系統(tǒng)流程圖2.各模塊方案及電路參數(shù)2.1 脈沖

7、產(chǎn)生電2.1.1電路方案由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾，因此采用此方案。555定時(shí)器的管腳圖見(jiàn)附錄1。2.1.2電路原理圖 如圖2所示，為整流濾波電路的電路原理圖。圖2 555多諧震蕩器電路圖2.1.3電路參數(shù)以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候是用555 定時(shí)器設(shè)計(jì)的一個(gè)脈沖產(chǎn)生源，占空比約為50%，它產(chǎn)生的頻率f 約為1HZ。然后通過(guò)計(jì)數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)候時(shí)間間隔約為1S，這

8、樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動(dòng)作以采取相應(yīng)的動(dòng)作從而避免交通事故的發(fā)生。要使占空比約為50%，則R2R1，令C1=1uF，當(dāng) （式1）則R2=500k，再令R1=25K，此時(shí) tPH=(R1+R2)C1ln20.364s （式2） tPL=R2C1ln20.347s （式3） 頻率： （式4）占空比： （式5） 其中VC為電容C1兩端充放電波形，V0為555芯片3端輸出的波形VctVo0tPLtPHt0圖3 555多諧振蕩器工作波形圖2.2三進(jìn)制電路2.2.1電路設(shè)計(jì)由J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器需要兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)組成，故電路中只需采用兩個(gè)J-K觸發(fā)器，即一片雙J-K觸發(fā)器7

9、476芯片即可（74LS76芯片引腳圖見(jiàn)附錄2），因此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，所以選用此方案。詳細(xì)設(shè)計(jì)如下：1） JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：0001Q1Q010圖4 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2） 兩個(gè)JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如下：Q1nQ0nQ1n+1Q0n+100010110100011表1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表3)狀態(tài)方程： （式6） （式7）3） 由于J-K觸發(fā)器的特性方程為 （式8）結(jié)合狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程可得兩個(gè)J-K觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程如下： Q0： J0= K0=1 （式9） Q1： J1= K1=1 （式10）2.2.2電路原理圖如圖5為三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路圖。圖中上面的J-K觸發(fā)器為低位Q0，下面的為高位Q1，將

10、兩個(gè)觸發(fā)器的CLK接同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。因?yàn)椴恍枰玫街脭?shù)與清零，兩觸發(fā)器的和端都接電源，使其置1而無(wú)效。Q0中的J接Q1的輸出端，Q1中的J接Q0的輸出端，兩觸發(fā)器的K均接電源置1，這樣就構(gòu)成了同步三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖5 三進(jìn)制電路原理圖2.3 開(kāi)關(guān)控制電路2.3.1電路工作原理電路開(kāi)關(guān)一端接地，一端接電源，當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，接出一端為高電平；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，接出一端為低電平。剎車開(kāi)關(guān)輸出接7404非門，在與脈沖接7400與非門，可以實(shí)現(xiàn)在剎車開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，此路輸出電平隨脈沖變化而變化，為實(shí)現(xiàn)剎車時(shí)燈閃爍這一功能做準(zhǔn)備。左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接7486異或門在與剎車開(kāi)關(guān)接7400與非門，輸出端接譯碼器低電平有效的使

11、能端，當(dāng)左右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)同一狀態(tài)或剎車開(kāi)關(guān)閉合式，輸出高電平，譯碼器不工作。 左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)輸出端接譯碼器高位輸入端C，當(dāng)左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，C端為1，譯碼器實(shí)現(xiàn)100-101-110-100循環(huán)譯碼；當(dāng)右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，做轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，C端為0，譯碼器實(shí)現(xiàn)000-001-010-000循環(huán)譯碼。當(dāng)三個(gè)開(kāi)關(guān)都打開(kāi)時(shí)，汽車正常行駛，尾燈不工作。（74LS00、74LS04、74LS86功能及引腳圖見(jiàn)附錄3）2.3.2電路原理圖 如圖6為開(kāi)關(guān)控制電路原理圖。接驅(qū)動(dòng)電路接譯碼器使能端 接譯碼器輸入高位端口C圖6 開(kāi)關(guān)控制電路原理圖 2.4 譯碼驅(qū)動(dòng)電路2.3.1電路工作原理譯碼電路按要求使用74138譯碼

12、芯片，其為3線-8線譯碼器。LED燈正向接7400與非門的輸出端，反向接保護(hù)電阻后接地。當(dāng)使能端輸入為低電平時(shí)，譯碼器正常工作，若C口輸入高電平1且LED燈前與非門的公共輸入端為1時(shí)，譯碼器Y4、Y5、Y6依次輸出低電平0，經(jīng)過(guò)與非門后變?yōu)楦唠娖?，LED燈4、5、6循環(huán)點(diǎn)亮，若C口輸入低電平0，則譯碼器Y0、Y1、Y2依次輸出低電平0，LED燈1、2、3循環(huán)點(diǎn)亮。當(dāng)使能端輸入為高電平1時(shí)，譯碼器不工作，全部輸出口為高電平，則LED燈隨與非門另一輸入信號(hào)變化而變化。(74LS138芯片資料詳見(jiàn)附錄4)2.3.2電路原理圖如圖7為譯碼驅(qū)動(dòng)電路的連線圖，每個(gè)LED燈后接保護(hù)電阻，當(dāng)LED燈前的與非門

13、輸出高電平時(shí)，LED燈會(huì)被電路，即通過(guò)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的電平高低來(lái)控制LED燈的亮與滅，從而實(shí)現(xiàn)課設(shè)要求。Q0Q1圖7 譯碼驅(qū)動(dòng)電路原理圖4. Multisim仿真4.1 脈沖產(chǎn)生電路仿真如圖8所示,仿真中示波器A通道接555多諧震蕩器的輸出端，通道B接電容C1兩端，可觀察555多諧震蕩器的工作波形。圖8 脈沖電路仿真接線圖其仿真波形圖如圖1所示，從圖中可知其波形如設(shè)計(jì)原理中一致，電容C1電壓兩端在1/3VCC至2/3VCC之間，當(dāng)電容充電時(shí)輸出高電平，放電時(shí)輸出低電平，且可觀察到占空比約為50%。圖9 脈沖電路仿真結(jié)果圖4.2電路整體仿真圖如圖為剎車開(kāi)關(guān)閉合時(shí)所有LED燈一起閃爍的現(xiàn)象圖。由

14、于實(shí)際中不可能同時(shí)左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎，所以電路中左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)和右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)用與非門連接起來(lái)，避免其出現(xiàn)同時(shí)閉合且剎車開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)仍然有燈亮的狀況。圖10 尾燈控制電路整體仿真連線圖如表2所示為改變開(kāi)關(guān)S1、S2、S3的狀態(tài)后所觀察到的現(xiàn)象。表2 仿真現(xiàn)象記錄表開(kāi)關(guān)狀態(tài)現(xiàn)象左轉(zhuǎn)（S1）剎車（S2）右轉(zhuǎn)（S3）開(kāi)開(kāi)開(kāi)不亮閉開(kāi)開(kāi)D1、D2、D3依次循壞亮開(kāi)開(kāi)閉D6、D5、D4依次循壞亮閉開(kāi)閉不亮x閉xD1D6同時(shí)閃爍5.實(shí)物測(cè)試分別閉合左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車開(kāi)關(guān)測(cè)試實(shí)物現(xiàn)象如圖10所示。（a）圖為閉合右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)后的現(xiàn)象圖中一種，連續(xù)現(xiàn)象為此3個(gè)右循環(huán)依次點(diǎn)亮；（b）圖為閉合左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)后的現(xiàn)象圖中一種，連續(xù)現(xiàn)象為此3個(gè)左循環(huán)

15、依次點(diǎn)亮；（c）圖為閉合剎車開(kāi)關(guān)后的現(xiàn)象圖中一種，連續(xù)現(xiàn)象為6個(gè)燈隨脈沖同時(shí)亮同時(shí)滅。 （a） （b）（c）圖11 實(shí)物測(cè)試結(jié)果圖6.總結(jié)課程設(shè)計(jì)中的遇到的問(wèn)題：（1）555振蕩器所設(shè)計(jì)的脈沖電路仿真時(shí)，若嚴(yán)格按照頻率1HZ要求選定電阻，仿真中因?yàn)殡娮杼蠖荒墚a(chǎn)生方波，在焊接實(shí)物時(shí)R2選用25K電阻時(shí)，頻率為28HZ左右，不能觀察到脈沖，改用500 K時(shí)，能觀察到脈沖，且頻率為1.4HZ，符合要求。這讓我知道，要大膽的去嘗試，才有成功的可能。 （2）電路芯片較多，線路較為復(fù)雜，在焊接實(shí)物時(shí)，沒(méi)有花更多的時(shí)間去設(shè)計(jì)電路走線，導(dǎo)致實(shí)物外觀不整潔，今后應(yīng)加強(qiáng)。心得體會(huì)：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是電信專業(yè)學(xué)

16、生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程設(shè)計(jì)是我們理論聯(lián)系實(shí)際的最好途徑，在課程設(shè)計(jì)中，我們要將書本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問(wèn)題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)的基本方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。 這次課程設(shè)計(jì)題目是比較簡(jiǎn)單的，雖然用的元器件不少，所需知識(shí)點(diǎn)也不少，但是原理都比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)電路是并不復(fù)雜。由于仿真軟件的差別導(dǎo)致555振蕩器設(shè)計(jì)的脈沖源不能正常工作，導(dǎo)致了我在做實(shí)物時(shí)遇到了問(wèn)題。而數(shù)字電子技術(shù)所涉及的電路中芯片多、連線復(fù)雜，在焊接實(shí)物時(shí)也必須認(rèn)真小心，而我的實(shí)物雖然成功，但走線復(fù)雜，焊接并不好看，以后有待加

17、強(qiáng)。從一開(kāi)始接受課程任務(wù)，后著手建立設(shè)計(jì)框圖，查閱相關(guān)資料，確定電路圖到，最后焊接實(shí)物，每一步都必須真誠(chéng)付出。剛開(kāi)始我是做的并不成功，但經(jīng)過(guò)種種努力，最終實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)作業(yè)的全部功能。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我深入掌握了555芯片以及譯碼器，觸發(fā)器的原理以及應(yīng)用，在每一次的實(shí)踐中提高了我的耐心。另外，我們學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)在這次實(shí)踐課程中也用上去了，理論和實(shí)踐結(jié)合，自然而然地提高我們的綜合實(shí)踐能力，在未來(lái)的發(fā)展上打下一個(gè)小基礎(chǔ)。7.元件清單表3 所需元件表 元件 數(shù)量直流電源5V1電阻（500K）1電阻（200）6電阻（510）3電阻（25k）1電容（1uF）1電容（0.1uF）1555芯片17400

18、四與非門芯片27404六非門芯片17486四異或門芯片17476雙J-K觸發(fā)器174138譯碼器1LED燈6單刀單擲開(kāi)關(guān)38.附錄1.555芯片資料555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，除單定時(shí)器外。 555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 5V16V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。圖12 555芯片管腳圖2.74LS76芯片資料74LS76是帶有置位和

19、清零的雙J-K觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器都有一個(gè)單獨(dú)清零和置“1”端，有Q互補(bǔ)輸出。CLK和PR分別輸入低電平時(shí)，分別實(shí)現(xiàn)清零和置1功能，輸入為高電平時(shí)，觸發(fā)器正常工作為下降沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器。使用時(shí)16腳接5V左右電源。圖13 74ls76芯片內(nèi)部及管腳圖3.邏輯門集成芯片資料（1）74ls00芯片資料74ls00是兩輸入的四與非門集成芯片，其表達(dá)式為：,真值表如表2。使用時(shí)，要保證芯片14腳接5-7V左右直流電壓，7腳接地。表4 74ls00真值表 輸入輸出ABY001011101110（a） （b）圖14 74ls00芯片內(nèi)部及管腳圖（2）74ls04芯片資料74ls04是六異或門TTL集成芯片，其表達(dá)式為，圖14為其管腳圖。使用時(shí)，要保證芯片14腳接5-7V左右直流電壓，7腳接地。圖15 74ls04芯片內(nèi)部及管腳圖（3）74ls86芯片資料74ls86芯片是兩輸