數(shù)電課程設計《汽車尾燈控制系統(tǒng)》.

1、課程設計報告設計題目：汽車尾燈控制系統(tǒng)班級： 計算機 1206班學號： 2012XXX姓名： XXX指導教師：馬學文設計時間： 2014 年 8 月下載可編輯摘要在現(xiàn)代飛速發(fā)展的現(xiàn)代化社會背景下， 汽車這一高科技產物越來越多地被人們使用，但也由此造成了一系列的問題， 比如，由于汽車的突然轉向所引發(fā)的車禍常出現(xiàn)。如果汽車轉彎時能夠通過尾燈狀態(tài)的變化來提示司機， 行人汽車轉彎，就可減少車禍發(fā)生。因此，汽車尾燈就起到了一種信號、警示、標志的作用，也是司機在行車途中必須注意的。本次實驗報告是關于取車尾燈控制系統(tǒng)的設計，根據(jù)汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系， 分析并設計電路。 整個電路有三進制計數(shù)器

2、、 譯碼與顯示驅動電路、 尾燈狀態(tài)顯示電路、 開關控制電路 4 個部分組成。分析使能控制信號與公?？刂谱兞颗c時鐘脈沖的關系，555 定時器、 3 線 8 線譯碼器實現(xiàn)了根據(jù)汽車運行狀態(tài)指示顯示 4 種不同的狀態(tài)模式。 本次報告詳細講解了該系統(tǒng)的設計思路及其具體的實現(xiàn)過程。關鍵詞 :計數(shù)器、譯碼器、定時器、時鐘脈沖.專業(yè) .整理 .下載可編輯目錄摘要2第1章概述4第 2 章 課程設計任務及要求42.1設計任務42.2設計要求4第3章系統(tǒng)設計43.1方案論證43.2系統(tǒng)設計53.2.1結構框圖及說明53.2.2系統(tǒng)原理圖及工作原理53.3單元電路設計63.3.1單元電路工作原理63.3.2元件參數(shù)

3、選擇10第4章軟件仿真114.1仿真電路圖114.2仿真過程134.2仿真結果15第5章安裝調試175.2安裝調試過程175.3故障分析17第6章結論18第 7 章 使用儀器設備清單19參考文獻19收獲、體會和建議20.專業(yè) .整理 .下載可編輯第1章概述汽車尾燈控制系統(tǒng)的電路是十分常用的工作電路，在我們日常的生活中有著很廣泛的應用。 汽車行駛時， 會出現(xiàn)正常行駛、 左轉彎、右轉彎、剎車四種情況，針對這四種情況可以設計出汽車尾燈的控制電路來表示這四種狀態(tài)。設計一個汽車尾燈控制系統(tǒng)，技術指標如下：假設汽車尾部左右兩側各有3 個指示燈（用 6個小燈泡模擬）；汽車正常運行時指示燈全滅；汽車左轉彎時，

4、左側3 個指示燈按左循環(huán)順序點亮； 汽車右轉彎時， 右側 3 個指示燈按右循環(huán)順序點亮； 臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。第 2 章課程設計任務及要求2.1設計任務設計一個汽車尾燈控制系統(tǒng)的電路，當汽車處于不同的行駛狀態(tài)時通過開關控制各個尾燈按照一定的規(guī)則點亮或熄滅。2.2設計要求設計系統(tǒng)應具有以下功能汽車尾燈兩側各有3 個指示燈汽車運行時具有如下模式：1）汽車正向行駛時，左右兩側的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；2）汽車右轉彎行駛時，右側的3 個指示燈按右循環(huán)順序點亮；3）汽車左轉彎行駛時，左側的3 個指示燈按左循環(huán)順序點亮；4）汽車臨時剎車時，左右兩側的指示燈同時處于閃爍狀態(tài)。第3章系統(tǒng)設計3.1

5、方案論證分析以上設計任務，由于汽車左轉彎、右轉彎、剎車、倒車、晚上行車時，所有小燈點亮的次序和是否點亮是不同的，所以用 74138 譯碼器對輸入的信號進行譯碼，從而得到一個低電平輸出，再由這個低電平控制一個計數(shù)器74161，計數(shù)器輸出為高電平時就點亮不同的尾燈（這里用小燈泡模擬） ，從而控制汽車尾燈按要求點亮。.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.2系統(tǒng)設計結構框圖及說明由電路的設計要求得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與給定條件間的關系，即邏輯功能表所示。汽車尾燈控制電路設計總體框圖如下圖所示。汽車尾燈及其行駛狀態(tài)表控制開關汽車行駛狀態(tài)右尾燈左尾燈J1J2R1 R2 R3L1 L2 L300正常行駛熄

6、滅熄滅01右轉彎按 R1R2R3順序循環(huán)亮熄滅10左轉彎熄滅按 L1L2L3 順序循環(huán)亮11臨時剎車尾燈同時閃爍汽車尾燈控制電路設計總體框圖顯示電路汽車尾燈R1R2R3L1L2L3脈沖產生電路計數(shù)電路 74163555開關控制電路譯碼電路 74138系統(tǒng)原理圖及工作原理汽車尾燈控制電路主要由開關控制電路，三進制計數(shù)器， 譯碼、顯示驅動電路組成。由于汽車左轉或右轉時， 三個指示燈循環(huán)點亮， 所以用三進制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。.專業(yè) .整理 .下載可編輯首先，設置兩個可控的開關，可產生00、 01、10、 11 四種狀態(tài)。開關置為 00 狀態(tài)時，汽車處于正常行

7、駛狀態(tài)；開關置為 01 狀態(tài)時，汽車處于右轉彎的狀態(tài)；開關置為 10 狀態(tài)時，汽車處于左轉彎的狀態(tài)；開關置為 11 狀態(tài)時，汽車處于臨時剎車狀態(tài)。三進制計數(shù)器可由74LS163芯片和 74LS00構成；譯碼電路可用譯碼器74LS138和 6 個與非門構成；顯示、驅動電路由6 個小燈泡和 6 個反向器構成。原理框圖如圖所示：脈沖發(fā)生電路三進制計數(shù)器開關控制電路譯碼顯示驅動電路系統(tǒng)原理框圖3.3單元電路設計單元電路工作原理脈沖產生電路工作原理：555 定時器簡介： 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS觸發(fā)電路和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5 腳懸空時

8、，則電壓比較器 A1 的反向輸入端的電壓為 2/3Vcc,A2 的同相輸入端的電壓為 1/3Vcc, 若觸發(fā)輸入端 TR的電壓小于 1/3Vcc, 則比較器 A2 的輸出為 1，可使RS觸發(fā)置 1。，使輸出端 OUT為 1。如果闕值輸入端 TH的電壓大于 2/3Vcc ，同時TR電壓大于 1/3Vcc ，則 A1 輸出為 1，A2 輸出為 0，可將 RS觸發(fā)器置 0，可使輸出為 0 電平。下圖為 555 定時器部結構與引腳圖：.專業(yè) .整理 .下載可編輯555部結構結構圖555引腳圖如圖為由 555 定時器構成的多諧振蕩器。接通電源后，電容C 被充電， Vc 上升，當 Vc 上升到 2/3Vc

9、c 時，觸發(fā)器被復位，此時Vo 為低電平，電容 C通過 R2和 T 放電，使 Vc 下降。當 Vc 先講到 1/3Vcc 時，觸發(fā)器又被復位， Vo 翻轉為高電平。周期 T 為：T=（R1+2R2） Cln20.7(R1+2R2)C=0.7(28.6K+56.7K 2) 10nF=0.994us這樣，通過電容充放電時間，使多諧振蕩器產生時鐘信號。時鐘脈沖電路開關控制電路工作原理：通過控制開關 J1 和 J2 的開通于關斷， 實現(xiàn)汽車正常行駛、 左轉彎、右轉彎和剎車四種狀態(tài)。J1 、J2 置于 00 狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；.專業(yè) .整理 .下載可編輯J1 、J2 置于 01 狀態(tài)時，汽車

10、處于右轉彎狀態(tài)；J1 、J2 置于 10 狀態(tài)時，汽車處于左轉彎狀態(tài)；J1 、J2 置于 11 狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。開關控制電路圖計數(shù)器工作原理：汽車左或右轉彎時由于是三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平， 從而控制尾燈按要求電路， 由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關系，即邏輯功能表： （ 0 表示燈滅， 1 表示燈亮）三進制計數(shù)器功能表開關控制三進制計數(shù)器六個指示燈J1J2Q1Q012345600000000001000000101010000100010000000010010010000101100000111cp cp cp cp cp

11、 cp.專業(yè) .整理 .下載可編輯此計數(shù)器由 74LS163 芯片主要構成， 74LS163 計數(shù)功能簡介：其計數(shù)是同步的，靠 CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的，當CTp和 CTt 均為高電平時，在 CP上升沿作用下 Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74LS163，只有當 CP為高電平時 CTp和 CTt 才允許高至低電平的跳變，而與CP無關。 74LS163的引腳圖及真值表：74LS163 引腳圖74LS163 真值表計數(shù)器電路圖如圖所示：三進制計數(shù)器電路圖譯碼、顯示電路工作原理：此電路由 74LS138芯片和 6 個與非門， 6 個反向器和小燈泡構成。74LS

12、138 芯片簡介： 74138 為 3 線-8 線譯碼器，其工作原理如下：當一個選通端為高電平， 另兩個選通端為低電平時， 可將地址端的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴展成32 線譯碼器，若將選.專業(yè) .整理 .下載可編輯通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138 還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其引腳圖和真值表：引腳圖74LS138真值表譯碼、顯示電路如下圖所示：譯碼、顯示電路圖元件參數(shù)選擇74LS183、74LS163、 555 定時器、 74LS04、74LS00、74LS10、74LS84、2.5v小燈泡、 200電阻、 100電阻、 28.6k 電阻、 56

13、.7k 電阻、 10F 電容、 5v 直流電源。.專業(yè) .整理 .下載可編輯第4章軟件仿真4.1仿真電路圖汽車各個狀態(tài)的仿真電路圖如下：汽車正常行駛時的仿真電路圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯汽車左轉彎時的仿真電路圖汽車右轉彎時的仿真電路圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯汽車剎車時的仿真電路圖4.2仿真過程汽車正常行駛仿真過程當汽車正常行駛時， J1J2 處于 00 狀態(tài)，指示燈全滅，仿真結果如下。測得仿真波形如下圖所示：正常行駛時左尾燈仿真波形圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯正常行駛時右尾燈仿真波形圖汽車左轉彎時仿真過程當汽車左轉時， J1J2 處于 10 狀態(tài)，三個小燈泡循環(huán)點亮，仿真結果如下。左

14、轉彎時左尾燈仿真波形圖左轉彎時右尾燈仿真波形圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯汽車右轉彎時仿真過程當汽車右轉， J1J2 處于 01 狀態(tài)，三個小燈泡循環(huán)點亮，仿真過程如下。右轉彎時左尾燈仿真波形圖右轉彎時右尾燈仿真波形圖汽車臨時剎車時仿真過程當汽車剎車時， J1J2 處于 11 狀態(tài)，六盞燈同時閃爍，仿真過程如下。.專業(yè) .整理 .下載可編輯剎車時左尾燈仿真波形圖剎車時右尾燈仿真波形圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯第5章安裝調試5.2安裝調試過程1. 按照設計好的交通燈電路原理圖列出所需元器件清單。2. 選擇元器件，并按電路圖接線，認真檢查接線電路是否正確，注意器件管腳的連接，“懸空端”、“清零端

15、”、“置 1 端”要正確處理。3. 秒脈沖信號發(fā)生器與計時電路的調試與上一設計相同。4. 主控器電路的調試，可用邏輯開關 S1、S2、S3 、S4 、S5 分別代替 A、B、L、S、 P 信號，秒脈沖作時鐘信號，在 S1 S5 不同狀態(tài)時，主控器狀態(tài)應按狀態(tài)轉換圖轉換。5. 如果以上邏輯關系正確，即可與計時器輸出 L、S、P 相接，進行動態(tài)調試。此時， A、 B信號仍用邏輯開關 S1、 S2 代替。6. 信號燈譯碼調試也是如此，先用兩個邏輯開關代替 Q2、Q1，當 Q2、 Q1 分別為 00、01、10、11 時， 6 各發(fā)光二極管應按設計要求發(fā)光。7. 各單元電路均能正常工作后，即可進行整體

16、電路調試。5.3故障分析在調試過程中，我們常常會遇到各種各樣的小問題。 比如有時焊點焊接不牢，總是會出現(xiàn)導線虛焊的情況； 有時焊點加的焊錫過多， 導致兩個甚至幾個焊點無故連在一塊；又有時因為一時心急將芯片腳標搞錯而不得不拆了重新焊接最后分析其原因， 我們發(fā)現(xiàn)我們對設計原理還是較為清晰的， 只是操作時的不夠耐心、不夠細心從而導致操作過程中手忙腳亂。 最后在進行整體電路調試的時候，又出現(xiàn)了數(shù)碼管顯示錯誤的情況。 在我們仔細檢查一邊電路之后， 發(fā)現(xiàn)竟然是無意間將兩個本不連接的相鄰焊點連在了一起， 我們知道這并不是電路設計的錯誤便松了一口氣，在經過我們一番調整改動后最終調試成功。.專業(yè) .整理 .下載

17、可編輯第6章結論設計總結：時鐘脈沖電路波形分析： 先觀察時鐘脈沖產生電路。 由圖可知，產生的脈沖波形并不是完美的方波， 頻率也有一些小小的波動。 這是因為基于 555 的多諧震蕩電路精度并不是很高，但還是在誤差允許圍。右轉彎時小燈泡電平波形分析：由上圖可知， 右轉向時 D4 到 D6 陰極全為高電平，而 D1 到 D3 間隔出現(xiàn)低電平。左尾燈全不亮，右尾燈D1、D2、D3 依次點亮，滿足設計要求。左轉彎時小燈泡電平波形分析：由上圖可知， 左轉向時 D1 到 D3 陰極全為高電平，而 D4 到 D6 間隔出現(xiàn)低電平，右尾燈全不亮，左尾燈D4、D5、D6 依次點亮，滿足設計要求。汽車剎車時小燈泡電

18、平波形分析：由上圖可知，6 個燈泡均隨時鐘脈沖CP而變化。呈現(xiàn)所有尾燈同時閃爍，也符合設計要求。通過這段時間的課程設計， 基本達到了本次設計的各項要求： 汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉彎時，右側 3 個燈按右循環(huán)順序點亮，車左轉彎時，左側 3 個燈按左循環(huán)順序點亮， 汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。 本次設計是通過查閱各種資料和小組討論與思考做出來的， 在設計的過程中， 單元電路仿真和性能的測試是用 Multisim10 軟件進行仿真的，效果非常明顯。設計基本實現(xiàn)了汽車在運行時尾燈點亮方式的各種情況。 但仍然存在很多不足的地方， 例如某種程度上脫離了汽車真正行駛時的實際情況，還存在很多細

19、節(jié)方面要注意的問題。如果在時間允許的條件下還可以對這一系列不足之處進行逐步的改正。.專業(yè) .整理 .下載可編輯第 7 章使用儀器設備清單元件清單：序號元件數(shù)量174LS1631274LS13813555 定時器1474LS007574LS047674LS101774LS86182.5v 小燈泡695v 直流電源510200電阻611100電阻21228.6k 電阻11356.7k 電阻11410F 電容2參考文獻1 閻石，數(shù)字電子技術基礎（第五版） （ M），北京：高等教育2 林濤，數(shù)字電子技術基礎（ M），北京：清華大學3 彭容修，數(shù)字電子技術基礎（ M），：理工大學4 康華光，電子技術基礎數(shù)字部分（第五版） （ M），北京：高等教育