西電數(shù)電大作業(yè)

1、 題 目：汽車尾燈控制電路 與流水燈 授課老師： 孫萬蓉 學(xué) 院： 電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： XXXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXX 一、汽車尾燈控制電路1、設(shè)計(jì)任務(wù)u 設(shè)計(jì)一個(gè)汽車燈控制電路，汽車部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈(用發(fā)光二極管模擬)，當(dāng)在汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；u 在右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮（R1R1R2R1R2R3全滅R1）時(shí)間間隔0.5S（采用一個(gè)2HZ的方波源）；u 在左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮（L1L1L2L1L2L3全滅L1）；u 在臨時(shí)剎車或者檢測(cè)尾燈是否正常時(shí)，所有指示燈同時(shí)點(diǎn)亮（R1R2R3 L1L2L3點(diǎn)亮）；u 當(dāng)

2、汽車后退的時(shí)候所有燈循環(huán)點(diǎn)亮；u 當(dāng)晚上行車的時(shí)候汽車燈的最下一個(gè)燈一直點(diǎn)亮。2、設(shè)計(jì)思路 由于汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、倒車、晚上行車時(shí)，所有燈點(diǎn)亮的次序和是否點(diǎn)亮是不同的，所以用74LS138譯碼器對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行譯碼，從而得到一個(gè)低電平輸出，再由這個(gè)低電平控制一個(gè)計(jì)數(shù)器74LS160，計(jì)數(shù)器輸出為高電平時(shí)就點(diǎn)亮不同的尾燈（這里用發(fā)光二極管模擬），從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與給定條件間的關(guān)系，可得到如下邏輯功能表：汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)表開關(guān)控制汽車運(yùn)行狀態(tài)右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈S0 S1 S2R1R2R3L1L2L30 0 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 0 1左轉(zhuǎn)彎燈滅

3、按L1L2L3順序循環(huán)點(diǎn)亮0 1 0右轉(zhuǎn)彎按R1R2R3順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅0 1 1臨時(shí)剎車/檢測(cè)所有尾燈同時(shí)點(diǎn)亮1 0 0倒車所有尾燈按照轉(zhuǎn)彎次序點(diǎn)亮1 0 1晚上行車時(shí)R3 ，L3一直點(diǎn)亮3、選用儀器74LS138譯碼器、計(jì)數(shù)器74LS160、555多諧振蕩器4、電路分部設(shè)計(jì)u 時(shí)鐘信號(hào)源（CLK）設(shè)計(jì)說明：由于汽車燈是的點(diǎn)亮是給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動(dòng)作，所以汽車的燈在閃爍的時(shí)候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候是采用的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2HZ。然后通過計(jì)數(shù)器就能控制汽車燈在循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)候時(shí)間間隔約為0.

4、5S，這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。設(shè)計(jì)計(jì)算公式（對(duì)應(yīng)右圖）： 高電平時(shí)間： 低電平時(shí)間： 占 空 比： 設(shè)計(jì)最后圖形如右圖所示： 高電平時(shí)間 =250.0ms 低電平時(shí)間 =213.9ms 占 空 比 D=53.8% 頻 率 f=2.158.仿真波形以及連接圖形：其中端口3為輸出端，使用的時(shí)候只要將端口3接到CLK端即可。仿真結(jié)果如下所示：分析：根據(jù)右圖分析結(jié)果，與預(yù)期結(jié)果一直，故設(shè)計(jì)正確。u 主電路設(shè)計(jì)： 思路說明： 實(shí)現(xiàn)的主要功能是通過開關(guān)控制從而實(shí)現(xiàn)汽車尾燈的點(diǎn)亮方式。根據(jù)表1具體實(shí)現(xiàn)如下：² 當(dāng)S2 S1 S0 =000時(shí)候汽車

5、處于正常行駛，尾燈完全處于熄滅狀態(tài)，所以通過74138譯碼后為“11111110”不做任何處理。² 當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候汽車左轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈的左面3個(gè)燈按照L1L1L2L1L2L3全滅L1順序循環(huán)點(diǎn)亮，具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對(duì)“001”譯碼為“11111101”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)1通過一個(gè)非門控制計(jì)數(shù)器74160的ENT和ENP端開始計(jì)數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅）0001（L1點(diǎn)亮）0010（L1L2點(diǎn)亮）0011（L1L2L3點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計(jì)數(shù)就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率約為

6、2HZ方波，所以循環(huán)點(diǎn)亮這個(gè)過程所需要的時(shí)間約為0.5S*4。² 當(dāng)S2 S1 S0 =010時(shí)候汽車右轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈右面3個(gè)燈按照R1R1R2R1R2R3全滅R1順序循環(huán)點(diǎn)亮，具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對(duì)“010”譯碼為“11111011” 然后通過譯碼后的低電平Y(jié)2通過一個(gè)非門控制計(jì)數(shù)器74160的ENT和ENP端開始計(jì)數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅）0001（R1點(diǎn)亮）0010（R1R2點(diǎn)亮）0011（R1R2R3點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計(jì)數(shù)就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點(diǎn)亮這個(gè)過程所

7、需要的時(shí)間約為0.5S*4。² 當(dāng)S2 S1 S0 =011時(shí)候汽車處于剎車狀態(tài)或者處于檢測(cè)汽車尾燈是否正常，所以汽車的尾燈全亮，具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對(duì)“011”譯碼為“11110111”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)3通過一個(gè)非門直接控制所有的尾燈點(diǎn)亮。² 當(dāng)S2 S1 S0 =100時(shí)候汽車處于倒車狀態(tài)，倒車的時(shí)候汽車所有的尾燈按照轉(zhuǎn)彎時(shí)候的順序點(diǎn)亮燈。具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對(duì)“100”譯碼為“11101111”，然后通過譯碼后的低電平Y(jié)4通過一個(gè)非門控制另外一片計(jì)數(shù)器74160的ENT和ENP端開始計(jì)數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅）000（R1，L

8、1點(diǎn)亮）0010（R1R2，L1L2點(diǎn)亮）0011（R1R2R3。L1L2L3點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計(jì)數(shù)就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點(diǎn)亮這個(gè)過程所需要的時(shí)間約為0.5S*4。² 當(dāng)S2 S1 S0 =101時(shí)候汽車處于晚上行車狀態(tài)，此時(shí)汽車尾燈的左右兩端的最下面一個(gè)燈一直點(diǎn)亮即L3。R3一直處于亮的狀態(tài)。具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對(duì)“101”譯碼為“11011111”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)5通過一個(gè)非門直接控制L3。R3點(diǎn)亮。 分步仿真：² 汽車左轉(zhuǎn)彎的仿真左轉(zhuǎn)彎仿真電路左轉(zhuǎn)彎仿真波形仿真波形分析

9、：如上圖所示 ： 當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1 當(dāng)S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅與實(shí)際相符合，所以正確。² 汽車左右轉(zhuǎn)彎仿真。左右轉(zhuǎn)彎仿真電路左右轉(zhuǎn)彎仿真波形仿真波形分析：根據(jù)上圖所示： 當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3

10、全滅L1R3 R2R1恒為熄滅； 當(dāng)S2 S1 S0 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 當(dāng)S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。² 汽車左右轉(zhuǎn)彎和剎車的仿真。汽車左右和剎車仿真電路汽車左右和剎車仿真波形波形分析：根據(jù)圖有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，R3

11、 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；當(dāng)S2 S1 S0 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。² 左右轉(zhuǎn)彎剎車和

12、倒車仿真。汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真電路 汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真波形波形分析：根據(jù)圖9有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1

13、L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =100的時(shí)候，R3 R2R1 ，L3 L2L1變化順序都為：000 001 011 111 000所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：全滅 R1，L1 R1R2，L1L2 R1R2R3。L1L2L3 全滅 S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。² 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真。左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真電路圖左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真波形波形分析：根據(jù)圖有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 11

14、1 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =100的時(shí)候，R3 R2R1 ，L3 L2L1變化順序都為：000 001 011 111 000所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：全

15、滅 R1，L1 R1R2，L1L2 R1R2R3。L1L2L3 全滅 S2 S1 S0 =101的時(shí)候，R3 R2R1 ，L3 L2L1為100所以R3， L3亮。 S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。綜上可得：此電路設(shè)計(jì)正確。5、整體原理圖6、設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了汽車在運(yùn)行時(shí)候尾燈點(diǎn)亮方式的各種情況。其次由于在行車的時(shí)候都是用開關(guān)控制的，所以每一個(gè)開關(guān)應(yīng)該有一個(gè)消除機(jī)械振動(dòng)的裝置，可以利用基本RS觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)中可以再多用一個(gè)74LS160來做，從而簡(jiǎn)化電路圖。所以如果在時(shí)間允許的條件下可

16、以對(duì)這一系列的不足進(jìn)行解決，從而是整個(gè)系統(tǒng)更加可靠。二、流水燈 1.設(shè)計(jì)任務(wù)要求電路開啟后，紅黃綠三種顏色的燈在時(shí)鐘信號(hào)作用下按以下規(guī)律轉(zhuǎn)換狀態(tài)。電路啟動(dòng)后，要求紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點(diǎn)亮。紅黃綠燈每次亮的時(shí)間分別為5秒，5秒，10秒。2、設(shè)計(jì)思路 接通電源時(shí)，555占空比可調(diào)振蕩器產(chǎn)生1s單位的脈沖，脈沖送到下一個(gè)模塊74LS161計(jì)數(shù)器，目的實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，達(dá)到每五秒生成一個(gè)脈沖輸向下一個(gè)芯片74LS194移位計(jì)數(shù)器。進(jìn)而紅黃綠三燈在脈沖的作用下依次點(diǎn)亮，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)，完成實(shí)驗(yàn)要求。3、選用儀器555占空比可調(diào)振蕩器、74LS161計(jì)數(shù)器、74LS194移位計(jì)數(shù)器以及發(fā)光二

17、極管。4、電路分部設(shè)計(jì)先用555定時(shí)器用來生成1s標(biāo)準(zhǔn)單位cp脈沖，把脈沖給計(jì)數(shù)器74LS161，通過74LS161形成模5加法計(jì)數(shù)器，再將74LS161輸出信號(hào)供給74LS194，74LS194移位寄存器輸入端置位1000，Q 0接紅燈，Q1接黃燈并把Q2和Q3接一個(gè)異或門再連到一個(gè)綠燈，把74LS194接成環(huán)形計(jì)數(shù)器，就能實(shí)現(xiàn)基本電路要求。 u 占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路圖如下：仿真電路如下：把它接成占空比可調(diào)振蕩器:VCC=5V,RA=714K,RB=714K,C=1uF,實(shí)現(xiàn)單位1s的脈沖CP;將它輸出的脈沖加到74LS160的CP端。2.5s為單位的脈沖設(shè)計(jì)電路74LS161，目的實(shí)

18、現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，達(dá)到每五秒生成一個(gè)脈沖輸向下一個(gè)芯片。仿真電路如圖：實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，用它的后五個(gè)狀態(tài)，把ABCD預(yù)置到1011端，RCO端輸出到下一個(gè)芯片74LS194的CP端。u 移位寄存設(shè)計(jì)電路74LS194目的：用其輸出端對(duì)三個(gè)彩燈分別進(jìn)行循環(huán)循環(huán)控制把CLR接高電平，SR接到QD端，實(shí)現(xiàn)環(huán)形計(jì)數(shù)器，ABCD預(yù)置1000，SL置空, A接紅燈B接黃燈C和D通過一個(gè)或非門接一個(gè)綠燈，CP接上一個(gè)芯片來的脈沖，要實(shí)現(xiàn)開啟電路時(shí)紅燈亮，還要向電路送數(shù)，ABCD通過同或門接到S1端，S0接高電平，當(dāng)開啟電源時(shí)，ABCD通過同或門向S1端輸入高電平，達(dá)到S1 S0都為高電平，這樣就像芯片送數(shù)1000，紅燈亮，這是ABCD通過同或門向S1送低電平，這時(shí)芯片就會(huì)10000100 0010 00011000010000100001實(shí)行循