數(shù)電《汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計》課程設(shè)計說明書

1、汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書1題題 目目: : 汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計 初始條件：初始條件：本設(shè)計基于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗，通過自行設(shè)計電路圖并在電腦上利用 multisim10軟件進行仿真。電路所用元件：ne555，74ls00，74ls04，74ls09，74194，發(fā)光二極管6 個，電阻電容若干。要求完成的主要任務(wù)要求完成的主要任務(wù): : 設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有 3 個指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是：1.汽車正常行駛時，尾燈全部熄滅。2.當汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè) 3 個指示燈按右循順序點亮。3.當汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè) 3 個指示燈按左循順序點亮。4.臨時剎車

2、時，所有指示燈同時閃爍。時間安排：時間安排：第 20 周：理論講解理論設(shè)計，實驗室安裝調(diào)試以及撰寫設(shè)計報告；地點：鑒主 15 樓通信工程實驗室指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 年年 月月 日日系主任（或責任教師）簽名：系主任（或責任教師）簽名： 年年 月月 日日汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書2目目 錄錄摘 要 .1abstract.21 原理電路設(shè)計 .31.1 電路性能要求.31.2 設(shè)計方案選擇.31.2.1 時鐘產(chǎn)生電路.31.2.2 循環(huán)移動電路 .31.2.3 控制電路 .51.2.4 邏輯指示電路 .51.3 單元電路設(shè)計 .51.3.1 時鐘產(chǎn)生電路.51.3.2 循環(huán)電路.

3、61.3.3 控制電路.71.3.4 邏輯電平指示電路.81.4 完整電路及主要工作原理 .91.4.1 完整電路圖.91.4.2 主要原理 .91.5 元件參數(shù) .102 仿真結(jié)果分析 .142.1 時鐘脈沖產(chǎn)生電路仿真.142.2 循環(huán)電路仿真.152.3 總電路仿真.162.3.1 左右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真 .162.3.2 剎車尾燈閃爍仿真 .183 實物和仿真性能 .204 收獲、體會和建議 .215 主要參考文獻 .226 元器件清單 .23汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書1摘 要本汽車尾燈顯示控制電路 設(shè)計采用 555 產(chǎn)生方波脈沖， 由 74ls 系列芯片構(gòu)成的電路實現(xiàn)了汽車

4、尾燈顯示控制電路 ，led 燈實現(xiàn)顯示電路 。本設(shè)計的主要功能是：汽車正常行駛時，尾燈全部熄滅；當汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè) 3 個指示燈按右循順序點亮；當汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè) 3 個指示燈按左循順序點亮；臨時剎車時，所有指示燈隨時間脈沖同時閃爍。本實驗設(shè)計方案原理簡單且易于實現(xiàn)。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書2abstractthis is a display of controlling circuit of car light design .using a ne555 to generate square-wave pulses. the car light display contro

5、l circuit is designed by the chip of 74ls series. led lights display circuit is used as realization. the primary function of this design is: when driving, the lights are all out; when the car turns right, the right of three lights turn on in the order of right indication; when the vehicle turns left

6、, the left of three lights turn on in the order of left indication; temporary brakes, all lights flashing in the same frequency as the time pulse. the simple experimental design is simple and easy to implement.汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書3汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計1 原理電路設(shè)計1.1 電路性能要求1.汽車正常行駛時，尾燈全部熄滅。2.當汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè) 3 個指示燈按右循順

7、序點亮。3.當汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè) 3 個指示燈按左循順序點亮。4.臨時剎車時，所有指示燈隨時間脈沖同時閃爍。1.2 設(shè)計方案選擇1.2.1 時鐘產(chǎn)生電路方案一：時鐘電路采用由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器來實現(xiàn)。其振蕩頻率取決于電路中的 r、c 值，在實際實物實現(xiàn)中穩(wěn)定性不夠，頻率調(diào)節(jié)精確度難以把握。方案二：此課程設(shè)計中所需要的時鐘信號約為 1hz，由于 555 定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，且采用差分電路形式，其振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小，改變 r、c 的值就能夠改變其頻率所以由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器頻率穩(wěn)定且易于調(diào)節(jié)。綜合穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)可實現(xiàn)性，故本設(shè)計采用方

8、案二。1.2.2 循環(huán)移動電路方案一：采用 jk 觸發(fā)器和 3 線-8 線譯碼器 74ls138 以及必要的門電路來實現(xiàn)。兩個jk 觸發(fā)器的輸出段來實現(xiàn)三進制計數(shù)器電路即 000110。兩個輸出端分別連接汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書474ls138 的 a0 和 a1 端口。a2 端口與開關(guān) s1 相連，起到控制作用。74ls138 通過編譯對應(yīng)輸出高低電平，從而來控制 6 個 led 燈的亮滅情況。圖 1 方案一 循環(huán)移動電路方案二：采用四位雙向移動移位寄存器 74ls194，當 s1接低電平二 s0接高電平時芯片，加入時鐘信號即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)右移的功能。qd經(jīng)過一個非門與清零端相接。

9、當 qd為高電平時，即可實現(xiàn)清零，從而開始下一個循環(huán)。電路如圖 2 所示。圖 2 方案二 循環(huán)移動電路方案選擇：對方案一和方案二進行比較后可知，和方案一相比，方案二的電路相對簡單且容易實現(xiàn)，所用的芯片數(shù)量較少且不需要經(jīng)過復(fù)雜的設(shè)計過程即可實現(xiàn)電路所需的功能。本報告選擇方案二。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書51.2.3 控制電路本設(shè)計采用三個復(fù)位鍵a、b、c代表三種不同的情況。當a按下時代表左轉(zhuǎn)彎，當c按下時代表右轉(zhuǎn)彎，當b按下是代表臨時剎車，由適當?shù)拈T電路的組合來對實現(xiàn)對發(fā)光二極管和74ls194的控制。1.2.4 邏輯指示電路本設(shè)計采用6個發(fā)光二極管來代替汽車尾燈進行邏輯電平顯示。1

10、.3 單元電路設(shè)計1.3.1 時鐘產(chǎn)生電路由 ne555 構(gòu)成多諧振蕩器，電路如圖 3 所示。圖 3 時鐘產(chǎn)生電路接通電源之前，由于 555 定時器組成的多諧振蕩器處沒有工作電源，不能正常工作，輸出為高阻態(tài)，不能提供時鐘脈沖。當接通電源瞬間，多諧振蕩器被觸發(fā)。其內(nèi)部的初始狀態(tài)是隨機的，因此接通電源瞬間多諧振蕩器的輸出電平也是隨機的。接通電源后當汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書6其內(nèi)部狀態(tài)穩(wěn)定，以腳與腳均為低電平時的狀態(tài)開始討論，根據(jù) 555 定時器的特性，輸出跳變到高電平。其內(nèi)部放電三極管截止，電容 c3 通過電阻 r3 和 r4 被電源充電。當電容兩端電壓上升到 2/3vcc 時，腳與

11、腳的電位也上升到 2/3vcc，根據(jù) 555 定時器的特性，輸出端腳變?yōu)榈碗娖?，同時放電三極管導(dǎo)通，此時電容 c3 可以通過 r4 和三極管放電，使其兩端電壓下降。當腳與腳的電位下降到 1/vcc 時，輸出端電位又跳變到高電平。就這樣一直重復(fù)上述過程循環(huán)往復(fù)，產(chǎn)生一定頻率的諧振波，根據(jù) r、c 的參數(shù)不同其振蕩的頻率可以調(diào)整。由多謝振蕩器頻率公式 f=1/(ln2（r1+r2）c+ln2r2c)1.43/(r1+2r2)c 可知,這里取 r1=43k，r2=50k，c=10uf，濾波電容為 0.01uf。時鐘電路產(chǎn)生的信號頻率約為 1hz。1.3.2 循環(huán)電路汽車左轉(zhuǎn)彎時，在右轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制下，

12、右側(cè)三個尾燈如圖 4 所示右循環(huán)點亮。圖 4 汽車尾燈右循環(huán)亮滅汽車左轉(zhuǎn)彎時，在左轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制下，左側(cè)三個尾燈也如圖4所示周期性亮滅。由74ls194移位寄存器構(gòu)成的循環(huán)移動電路，可實現(xiàn)此功能，即qaqbqc按100110111000循環(huán)移動，當1時發(fā)光二極管熄滅，當0是發(fā)光二極管點亮。電路有時鐘脈沖信號控制。電路圖如圖5所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書7圖 5 循環(huán)電路1.3.3 控制電路本設(shè)計的控制電路是通過邏輯們電路來實現(xiàn)的。控制電路實現(xiàn)以下功能：當a、b、c 都為 1 時，qaqbqc信號被隔斷，發(fā)光二極管熄滅；當 a=0,b=1，c=1 時，qaqbqc信號送到左邊的發(fā)光

13、二極管，發(fā)光二極管左循環(huán)閃爍；當 c=0,b=1,a=1 時，qaqbqc 信號送到右邊的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管右循環(huán)閃爍；當 b=0 時，qaqbqc信號被隔斷，同時時鐘信號送到 6 個發(fā)光二極管，6 個發(fā)光二極管出現(xiàn)周期性閃爍?？刂谱笥肄D(zhuǎn)彎的開關(guān)控制電路通過與非門和與門與 led 顯示電路的與非門相連來實現(xiàn)?？刂苿x車的開關(guān)控制電路通過與非門與脈沖信號相連實現(xiàn)。電路圖如圖 6 所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書8圖 6 控制電路1.3.4 邏輯電平指示電路由發(fā)光二極管來代替汽車尾燈，通過 200 歐限流電阻接到 vcc。當輸入端位高時，燈滅；為低時，燈亮。電路如圖 7 所示。圖 7

14、 邏輯電平指示電路汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書91.4 完整電路及主要工作原理1.4.1 完整電路圖完整電路圖如圖 8 所示。圖 8 完整電路1.4.2 主要原理本設(shè)計的總原理圖如下圖 9汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書10開關(guān)控制電路移位寄存器 74194顯示驅(qū)動電路l1l2l3 r1r2r3由 555 定時器產(chǎn)生方波圖 9 原理框圖根據(jù)設(shè)計要求，led 燈閃爍要求應(yīng)如下表 1表 1 led 燈閃爍圖開關(guān)控制右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈a b c汽車運行狀態(tài)r1r2r3l1l2l31 1 1正常運行燈滅燈滅0 1 1左轉(zhuǎn)彎燈滅l1l2l3l2l3l3全滅l1l2l31 1 0右轉(zhuǎn)彎r1r

15、1r2r1r2r3全滅r1燈滅1 0 1剎車隨時鐘閃爍隨時鐘閃爍本設(shè)計用開關(guān) a,b,c 來控制左轉(zhuǎn)彎燈，剎車，右轉(zhuǎn)彎燈的變化。當 a 開關(guān)閉合時，由 74ls194 發(fā)出的循環(huán)信號送到左側(cè) 3 個發(fā)光二極管，左轉(zhuǎn)彎燈顯示的 3 個發(fā)光二極管按循環(huán)規(guī)律顯示。同樣，當 c 開關(guān)閉合時，右轉(zhuǎn)彎燈顯示的 3 個發(fā)光二極管按循環(huán)規(guī)律顯示，方向相同。當 b 開關(guān)閉合時，74ls194 被關(guān)斷送出全零信號，此時時鐘信號送到6 個發(fā)光二極管，6 個燈均按時鐘閃爍。1.5 元件參數(shù)74ls194 四位雙向移動移位寄存器真值表如表 2 所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書11表 2 74ls194 真值

16、表inputsoutputsmodeserialparallelclears1s0clockleftrightabcdqaqbqcqdlxxxxxxxxxllllhxxlxxxxxxqa0qb0qc0qd0hhhxxabcdabcdhlhxhxxxxhqanqbnqcnhlhxlxxxxlqanqbnqcnhhlhxxxxxqbnqcnqdnhhhllxxxxxqbnqcnqdnlhllxxxxxxxqa0qb0qc0qd0引腳圖如圖 10 示。圖 10 74ls194 引腳圖74ls00 四與非門 功能表如表 3 所示。表 3 74ls00 功能表inputsoutputabyllhlhhh

17、lhhhl汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書12引腳圖如圖 11 所示。圖 11 74ls00 引腳圖74ls04 六非門 引腳圖如圖 12 所示。圖 12 74ls04 引腳圖74ls08 功能表如表 4 所示表 4 74ls08 功能表inputoutputabyllllhlhllkhh引腳圖如圖 13 所示。圖 13 74ls08 引腳圖汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書13ne555 引腳圖如圖 14 所示。圖 14 ne555 引腳圖汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書142 仿真結(jié)果分析本報告運用 multisim10 仿真軟件對部分電路進行了仿真。2.1 時鐘脈沖產(chǎn)生電

18、路仿真 仿真電路如圖 15 所示。圖 15 時鐘產(chǎn)生仿真電路仿真波形結(jié)果如圖 16 所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書15圖 16 時鐘產(chǎn)生電路仿真結(jié)果由圖 16 可知產(chǎn)生的脈沖頻率約等于 1hz。2.2 循環(huán)電路仿真仿真電路如圖 17 所示。圖 17 循環(huán)仿真電路仿真結(jié)果如圖 18 所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書16圖 18 循環(huán)電路仿真結(jié)果由圖 18 可知 qaqbqc按 100110111000 循環(huán)移動，完全符合設(shè)計要求。2.3 總電路仿真2.3.1 左右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真左轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真電路如圖 19 所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書17圖 19

19、左轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真電路仿真結(jié)果如圖 20 所示。圖 20 左轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真結(jié)果汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書18由仿真結(jié)果可知將左轉(zhuǎn)彎鍵按下后，左尾燈實現(xiàn)循環(huán)。符合設(shè)計要求。由于左右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)原理相同，故這里不再做右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真。2.3.2 剎車尾燈閃爍仿真剎車尾燈閃爍仿真電路如圖 21 所示。圖 21 剎車尾燈閃爍仿真電路仿真結(jié)果如圖 22 所示。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書19圖 22 剎車尾燈閃爍仿真結(jié)果由于三組信號完全重疊，這里只能看到一個波形，仿真結(jié)果說明發(fā)光二極管在同時閃爍，符合設(shè)計要求。汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書203 實物和仿真性能根據(jù)設(shè)計

20、要求設(shè)計電路。由設(shè)計原理對電路進行仿真，得到結(jié)果證明所設(shè)計電路完全符合設(shè)計要求。根據(jù)設(shè)計電路進行實物制作。在制作是遇到很多問題。仿真真確，實物不一定能完好的實現(xiàn)電路設(shè)計的要求。調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)芯片的選擇和電路布局至關(guān)重要。通過調(diào)試電路能實現(xiàn)設(shè)計要求的功能，即通過三個按鍵來模擬左右轉(zhuǎn)彎信號以及剎車信號。左右轉(zhuǎn)彎時，尾燈相應(yīng)的左右循環(huán)閃爍，剎車時所有尾燈同時閃爍。實物圖入下圖 23。圖 23 實物圖汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計課程設(shè)計說明書214 收獲、體會和建議這次的數(shù)字電路課程設(shè)計，是對我們這一學期學習數(shù)字電子技術(shù)知識的一次檢測和考驗。在這次課程設(shè)計中，通過到網(wǎng)上或圖書館中搜集資料，自己思考設(shè)計電

21、路的原理與元器件的參數(shù)以及學習仿真軟件的使用方法等過程，鍛煉了我的獨立分析問題，思考問題、解決問題的能力。這次課程設(shè)計的題目是“汽車尾燈控制電路”，通過廣泛查閱各類資料，我對各種類型的車燈電路也有了一個較全面的了解和認識，對其原理也有了一個較深刻的理解和掌握。首先，數(shù)字電路是一門理論性很強，同時實踐性也很強的的一門學科。學好數(shù)字電路不僅需要扎實的理論基礎(chǔ)，還需要動手的經(jīng)驗。只有多付出努力，多動手才能有收獲。本次數(shù)字電路課程設(shè)計就給了我們一個很好的實踐的機會。要完成課程設(shè)計，你需要先查資料 ，然后進行方案的選擇和設(shè)計，再次進行必要的仿真，最后進行安裝調(diào)試。課設(shè)是使我們能夠去真正的來動手獨立完成整個過程。這一點正是我們在學習好理論只是后所欠缺的。其次，通過對電路原理的仿真，更進一步了解了原理，對自己的理論學習起到了鞏固的作用。再次，在安裝調(diào)試過程中，可以發(fā)現(xiàn)理論上可行甚至是仿真結(jié)果正確的電路很有可能調(diào)試不出結(jié)果，這就需要我們來對電路進行整體的分析，考慮到各個環(huán)節(jié)的影響，才能發(fā)現(xiàn)問題。