汽車尾燈控制器課程設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目 汽車尾燈控制器_學(xué)生姓名 _ 學(xué) 號(hào) 院 （系） 電氣工程學(xué)院_指導(dǎo)老師 _完成時(shí)間 2013年12月3日_ 目 錄1 設(shè)課程設(shè)計(jì)的目的12 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求12.1 任務(wù)12.2 要求13 設(shè)計(jì)原理及原理框圖23.1 設(shè)計(jì)原理23.2 原理框圖24 單元電路設(shè)計(jì)34.1時(shí)鐘脈沖電路34.2 開(kāi)關(guān)控制電路54.3 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器55 性能測(cè)試與仿真95.1 Multisim 7仿真軟件的簡(jiǎn)單介紹95.2 利用IN Multisim10進(jìn)行測(cè)試與仿真105.3 Protel 99SE 原理圖和印制電路板186 結(jié)論19參考文獻(xiàn)21附錄1元器件清單22附錄2原理圖23

2、1 設(shè)課程設(shè)計(jì)的目的汽車尾燈是汽車的主要部分，在我們的生活中不可缺少，正是有了它才是我們的交通得以正常進(jìn)行?，F(xiàn)在社會(huì)上出現(xiàn)交通事故的比例很高除了自身原因外，汽車尾燈也發(fā)揮著主要的作用，尾燈的指示燈按正常指定閃爍將會(huì)避免很多事故的發(fā)生 。汽車尾燈控制電路是數(shù)字電路在交通控制電路中的典型應(yīng)用，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計(jì)基本上模擬了汽車運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際狀況，一般有左右各三個(gè)燈，當(dāng)人們看到燈不同形式的亮滅閃爍時(shí)，就會(huì)知道駕駛員的操作意圖，即行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及剎車。故汽車尾燈尤其重要，可以讓駕駛員正確的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)大家的人生安全。2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1 任務(wù)汽車尾燈可以讓人們更好得規(guī)避

3、風(fēng)險(xiǎn)不至于發(fā)生一些不能控制的因素，使人們可以通過(guò)汽車尾燈的變化來(lái)有效的做出一系列的反映做到更好得防范未然于未然，減少事故。2.2 要求汽車行駛時(shí)有正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和剎車四種情況，設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。（1）汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅。（2）汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮。（3）汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮。（4）汽車臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。3 設(shè)計(jì)原理及原理框圖3.1 設(shè)計(jì)原理汽車尾燈控制電路主要由開(kāi)關(guān)控制電路，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路組成。由于汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低

4、電平，從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮。 首先，設(shè)置兩個(gè)可控的開(kāi)關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)。 開(kāi)關(guān)置為00狀態(tài)時(shí)，汽車處于正常行駛狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)置為01狀態(tài)時(shí)，汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)置為10狀態(tài)時(shí)，汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)； 開(kāi)關(guān)置為11狀態(tài)時(shí)，汽車處于剎車狀態(tài)。 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可由74LS163芯片和74LS00構(gòu)成；譯碼電路可用譯碼器74LS138 與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反向器構(gòu)成。3.2 原理框圖開(kāi)關(guān)控制電譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 脈沖發(fā)生電器圖3.2 原理框圖4 單元電路設(shè)計(jì)4.1時(shí)鐘脈沖電路555定時(shí)器簡(jiǎn)介：555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩

5、個(gè)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(dāng)5腳懸空時(shí)，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(shí)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(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖： 圖4.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 圖4.2引腳圖如圖為由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。接通電源后，電容C被充電，Vc上升，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，

6、觸發(fā)器被復(fù)位，此時(shí)Vo為低電平，電容C通過(guò)R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc先講到1/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器又被復(fù)位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。周期T為：T=（R1+2R2）Cln20.7(R1+2R2)C=0.7(28.6K+56.7K2)10nF=0.994us這樣，通過(guò)電容充放電時(shí)間，使多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。 圖4.3 時(shí)鐘脈沖電路時(shí)鐘脈沖波形如下圖所示： 圖4. 4脈沖波形圖4.2 開(kāi)關(guān)控制電路 開(kāi)關(guān)控制電路通過(guò)控制開(kāi)關(guān)J1和J2的開(kāi)通于關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。 J1、J2置于00狀態(tài)時(shí)，汽車處于正常行駛狀態(tài)； J1、J2置于01狀態(tài)時(shí)，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)； J1、J

7、2置于10狀態(tài)時(shí)，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)； J1、J2置于11狀態(tài)時(shí)，汽車處于剎車狀態(tài)。 圖4.5開(kāi)關(guān)控制電路圖4.3 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器汽車左或右轉(zhuǎn)彎時(shí)由于是三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計(jì)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(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即邏輯功能表：（0表示燈滅，1表示燈亮） 表4.31三進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表開(kāi)關(guān)控制J1 J2三進(jìn)制計(jì)數(shù)器Q1 Q0六個(gè)指示燈1 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 00 10 00 11 01 0 0 0 0 00 1 0 0 0 00 0 1 0 0 01 00 00 11 10 0 0 1 0

8、 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 1cp cp cp cp cp cp此計(jì)數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計(jì)數(shù)功能簡(jiǎn)介：其計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)CTp和CTt均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于74LS163，只有當(dāng)CP為高電平時(shí)CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與CP無(wú)關(guān)。74LS163的引腳圖及真值表： 表2.32 74LS163真值表 圖4.6 74LS163引腳圖 計(jì)數(shù)器電路圖如圖所示： 圖4.7三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖 4.4 譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路 此電路由74LS

9、138芯片和6個(gè)與非門，6個(gè)反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。 74LS138芯片簡(jiǎn)介：74138為3線-8線譯碼器，其工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端為高電平，另兩個(gè)選通端為低電平時(shí)，可將地址端的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若外接一個(gè)反向器可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器，若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其引腳圖和真值表： 表2.41 74LS138真值表 圖4.8引腳圖 譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路圖如下圖所示； 圖4.9 譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路圖5 性能測(cè)試與仿真5.1 Multisim 7仿真軟件的簡(jiǎn)單介紹NI Multisim10仿真軟件適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的

10、設(shè)計(jì)。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim10具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析等功能，可以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。還可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路和接口電路等，在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有原器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。 利用NI Multisim10可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表

11、種類齊全；可方便的對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試與分析，且易學(xué)易用，便于電氣類學(xué)生學(xué)習(xí)、開(kāi)展綜合性的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新能力。5.2 利用IN Multisim10進(jìn)行測(cè)試與仿真當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，J1J2處于00狀態(tài)，指示燈全滅，仿真結(jié)果如圖所示：圖5. 1正常行駛時(shí)電路仿真圖測(cè)得仿真波形如下圖所示：圖5.2正常行駛時(shí)左尾燈仿真波形圖 圖5. 3正常行駛時(shí)右尾燈仿真波形圖當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，J1、J2處于10狀態(tài)，LED4、LED5、LED6循環(huán)點(diǎn)亮，仿真電路圖如下圖所示： 圖5. 4左轉(zhuǎn)彎時(shí)電路仿真圖仿真波形如下圖所示： 圖5. 5左轉(zhuǎn)彎時(shí)左尾燈仿真波形圖 圖5. 6左轉(zhuǎn)彎時(shí)右尾燈仿真波

12、形圖當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)，J1、J2處于01狀態(tài)，LED1、LED2、LED3循環(huán)點(diǎn)亮，仿真電路圖如下圖所示：圖5. 7右轉(zhuǎn)彎時(shí)電路仿真圖仿真波形如下圖所示：圖5. 8右轉(zhuǎn)彎時(shí)左尾燈仿真波形圖 圖5. 9右轉(zhuǎn)彎時(shí)右尾燈仿真波形圖當(dāng)汽車剎車時(shí)，J1、J2處于11狀態(tài)，六盞燈同時(shí)閃爍，仿真電路圖如下圖所示： 圖5.10汽車剎車時(shí)電路仿真圖仿真波形圖如下圖所示： 圖5.11剎車時(shí)左尾燈仿真波形圖 圖5.12剎車時(shí)右尾燈仿真波形圖5.3 Protel 99SE 原理圖（SCH）和印制電路板（PCB）5.31 原理圖（SCH） 圖5.13汽車尾燈控制電路總原理圖5.32 布線圖 圖5.14 布線圖5.33 電路板

13、（PCB） 圖5.15 電路板（PCB）6 結(jié)論一周的鍛煉我懂的了很多有付出才有所得，每一個(gè)人都必須知道只有你為自己的作品付出了汗水才能成功，：汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，汽車臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。本次設(shè)計(jì)是通過(guò)查閱各種資料和小組討論與思考做出來(lái)的，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，單元電路仿真和性能的測(cè)試是用IN Multisim10軟件進(jìn)行仿真的，效果非常明顯，最后的總原理電路圖借助Protel 99SE完成，雖然沒(méi)有閃爍，但是我們很開(kāi)心就很開(kāi)心了。另外非常重要的一點(diǎn)就是動(dòng)手之前一定要進(jìn)行電路圖的仿真，只有仿真成功后才能動(dòng)手做，不然很容易做到最后調(diào)試不出來(lái)，等到仿真通過(guò)后，便開(kāi)始進(jìn)行焊接，也許第一次焊接好后并不一定能達(dá)到你的預(yù)期結(jié)果，但是不要灰心，因?yàn)檫€有非常重要的一步就是調(diào)試，調(diào)試的時(shí)候就一定要有耐心仔細(xì)地去分析檢查，這樣才能達(dá)到理想的效果。參考文獻(xiàn)1 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：高等教育出版社,20082 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M.北京：高等教育出版社,2