電子技術(shù)課程綜合設(shè)計(jì)——汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)

1、實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))報(bào)告姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))科目 電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí) 實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))地點(diǎn) 實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))時(shí)間 2016.12.262017.1.6 實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))科 目電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓 名職 務(wù)所 在 部 門(mén)電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)小組成員成員實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)要求(1) 對(duì)該課程必須有認(rèn)真的態(tài)度，設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)期間必須保證出勤。 (2) 必須有刻苦鉆研精神，認(rèn)真完成設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)任務(wù)。(3) 遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度。不按規(guī)程使用儀器儀表，造成損壞或丟失的，應(yīng)按價(jià)賠償。實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)任務(wù)（1）組裝一臺(tái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表；（2）設(shè)計(jì)一個(gè)綜合電子系統(tǒng)（要求至少

2、用到三個(gè)以上芯片）(自選)；（3）用Multisim軟件對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證；（4）設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)結(jié)束后編寫(xiě)完整的實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)報(bào)告。第一篇 電子技術(shù)課程綜合設(shè)計(jì)-汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì) 摘要:當(dāng)今生活節(jié)奏快，交通擁擠，導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生，其中汽車(chē)追尾事件在交通事故中所占比重較大。追尾事件的發(fā)生主要是由于司機(jī)無(wú)法把握前方車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致的，而汽車(chē)尾燈控制電路的產(chǎn)生，恰好有利于緩解這一狀況。通過(guò)對(duì)尾燈的控制，體現(xiàn)汽車(chē)在公路上的行駛狀態(tài)，即汽車(chē)正常行駛、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，是四個(gè)不同的表現(xiàn)狀態(tài)。汽車(chē)尾燈顯示控制電路通過(guò)提醒其他司機(jī)周?chē)熊?chē)輛進(jìn)行轉(zhuǎn)彎、剎車(chē)操作，來(lái)達(dá)到減少交通事故發(fā)生的目的，對(duì)于

3、減少交通事故具有一定的意義。汽車(chē)尾燈顯示控制電路是汽車(chē)尾燈顯示電路的重要組成部分，主要完成控制與驅(qū)動(dòng)功能具體電路由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路、汽車(chē)行駛狀態(tài)開(kāi)關(guān)控制電路和汽車(chē)狀態(tài)顯示電路三部分組成。 目 錄1 緒論1 1.1汽車(chē)尾燈設(shè)計(jì)的意義1 1.2汽車(chē)尾燈主要研究任務(wù)及內(nèi)容12 汽車(chē)尾燈課程設(shè)計(jì)過(guò)程描述2 2.1描述主要的設(shè)計(jì)思路2 2.2 汽車(chē)尾燈總體設(shè)計(jì)方案方框圖3 2.3 汽車(chē)尾燈各部分電路設(shè)計(jì) 33 汽車(chē)尾燈整機(jī)電路圖設(shè)計(jì)9 3.1整機(jī)電路圖9 3.2器件清單104 仿真結(jié)果105 總結(jié)與體會(huì) 126 參考文獻(xiàn)121 緒論 1.1汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)的意義 當(dāng)今生活節(jié)奏快，交通擁擠，

4、導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生，其中汽車(chē)追尾事件在交通事故中所占比重較大。追尾事件的發(fā)生主要是由于司機(jī)無(wú)法把握前方車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致的，而汽車(chē)尾燈控制電路的產(chǎn)生，恰好有利于緩解這一狀況。本文根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)，這樣汽車(chē)在進(jìn)行剎車(chē)和轉(zhuǎn)彎時(shí)能夠提醒后方車(chē)輛，從而有效的減少交通事故數(shù)量。  1.2汽車(chē)尾燈控制電路主要研究任務(wù)及內(nèi)容   設(shè)計(jì)任務(wù)主要是：運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)模擬汽車(chē)尾燈控制通過(guò)三進(jìn)制的計(jì)數(shù)器和譯碼器的改用，以及顯示驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)控制的電路設(shè)計(jì)來(lái)完成任務(wù)。設(shè)計(jì)通過(guò)發(fā)光二極管模擬汽車(chē)尾燈來(lái)實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)在行駛時(shí)候的四種情況：正常行駛、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、緊急剎車(chē)。設(shè)汽車(chē)尾

5、部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是： （1）汽車(chē)正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。  （2）汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮。 （3）汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循順序點(diǎn)亮。  （4）汽車(chē)緊急剎車(chē)時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。  （5）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(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。制作實(shí)際運(yùn)行裝置。完成電路的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真。2 汽車(chē)尾燈課程設(shè)計(jì)過(guò)程描述 2.1描述主要的設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)構(gòu)成一個(gè)控制汽車(chē)六個(gè)尾燈的電路，用六個(gè)指示燈模擬六個(gè)尾燈（汽車(chē)每側(cè)三個(gè)燈），并用兩個(gè)撥動(dòng)式開(kāi)關(guān)作為轉(zhuǎn)彎信號(hào)源

6、；一個(gè)開(kāi)關(guān)用于指示右轉(zhuǎn)彎，一個(gè)開(kāi)關(guān)用于指示左轉(zhuǎn)彎，如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)都被接通，說(shuō)明駕駛員是一個(gè)外行，緊急閃爍器起作用。右轉(zhuǎn)彎時(shí)三個(gè)右邊的燈應(yīng)動(dòng)作，左邊的燈則全滅，右邊的燈，周期性明亮與暗，一周約需一秒，對(duì)于左轉(zhuǎn)彎，左邊燈的操作應(yīng)相類似；當(dāng)緊急閃爍起作用時(shí)，六個(gè)尾燈大約以1Hz的頻率一致地閃爍著亮與暗。同時(shí)，電路還用一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬腳踏制動(dòng)器，制動(dòng)時(shí)，若轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)未合上（或錯(cuò)誤地將兩個(gè)開(kāi)關(guān)均合上的情況）所有六個(gè)尾燈均連續(xù)亮，在轉(zhuǎn)彎的情況下，三個(gè)轉(zhuǎn)向的尾燈應(yīng)正常動(dòng)作，另三個(gè)尾燈連續(xù)亮。另一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬停車(chē)，停車(chē)時(shí)，全部尾燈亮度為正常的一半。 開(kāi)關(guān)控制 運(yùn)行狀態(tài) 左轉(zhuǎn)彎 右轉(zhuǎn)彎S0 S1左邊尾燈D1 D2 D3

7、右邊尾燈 D4 D5 D6 0 0 正常運(yùn)行燈滅 燈滅 1 0 右轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D4 D5 D6順序循環(huán)亮 0 1 左轉(zhuǎn)彎 按D1 D2 D3 順序循環(huán)亮 燈滅 1 1 緊急剎車(chē) 所有尾燈同時(shí)閃 汽車(chē)尾燈顯示狀態(tài)變化表 2.2汽車(chē)尾燈總體設(shè)計(jì)方案方框圖 S0 S1 尾燈電路 開(kāi)關(guān)控制電路 譯碼器LED顯示、驅(qū)動(dòng)電路555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.3汽車(chē)尾燈各部分電路設(shè)計(jì) 2.3.1多諧振蕩電路 圖2.3.11 555定時(shí)器管腳圖各引腳功能；1腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TH處 于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 2腳：放電端。該端與

8、放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。3腳：TH高觸發(fā)端。4腳：低觸發(fā)端。5腳：控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基 準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地， 以防引入干擾。6腳：外接電源VCC。雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5V 16V，CMOS 型時(shí)基電路VCC的范圍為3V18V。7腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：輸出端VO。由于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。而且本次控制電路的設(shè)計(jì)中對(duì)脈沖精度要求不高，只要能實(shí)現(xiàn)可調(diào)即可。故在該單元電路設(shè)計(jì)中選擇采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器作為脈沖產(chǎn)生電路。多諧振蕩器

9、又稱為無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒(méi)有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖2-13所示，R1，R2和C1是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端（THR）和低電平觸發(fā)端（TRI）并接后接到R2和C1的連接處，將放電端（DIS）接R1，R2的連接處。 圖2.3.12 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的電路原理圖由于接通電源瞬間，電容C來(lái)不及充電，電容器C1兩端電壓UC為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出端（OUT）輸

10、出UO為高電平，放電管截止。這時(shí)，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C1充電，使電壓Uc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)Uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為低電平，放電管導(dǎo)通，把Uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間TPH的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù)為（R1R2）C1。由于放電管導(dǎo)通，電容C1通過(guò)電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間TPL的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，放電時(shí)間常數(shù)隨著C的放電，Uc不斷下降，當(dāng)Uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為高電平，放電管截止，Vcc再次對(duì)電容C1充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)?？梢岳斫?，接通電源后

11、，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)，則輸出端可得矩形波。電路一旦起振后，Uc電壓總是在（1/3Vcc2/3Vcc）。 2.3.2 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1 92 10 3 114 12 5 13 6 147 158 16 VCC1Rd/2Rd/2CP2K2J2Sd/2Q1CP1K1J1Sd/1Q1Q/2QGND 圖2.3.21 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS112芯片管腳圖74LS112是2JK觸發(fā)器 1腳是第一個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖CP1 2腳是1K 3腳是1J 4腳是置位端，低電平有效（即4腳為低時(shí)輸出位高）5腳為1Q 6腳為1Q/7腳為第二個(gè)觸發(fā)器的反輸出2Q/ 8腳接地 9腳為2Q 10腳為第二個(gè)出發(fā)器的置位

12、端，11為2J 12為2K，13為第二個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖CP2 14為第二個(gè)觸發(fā)器的復(fù)位端低電平有效（即14腳為低時(shí)輸出位低） 15為第一個(gè)觸發(fā)器的復(fù)位的16為電源VCC 圖2.3.22 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖 2.3.3 開(kāi)關(guān)控制電路 圖2.3.11 開(kāi)關(guān)控制電路原理圖 2.3.4 LED顯示、驅(qū)動(dòng)電路 譯碼電路采用74LS138、六個(gè)與非門(mén)和六個(gè)反相器組成。74LS138的三個(gè)輸入端C、B、A分別接入S0、Q1、Q0。當(dāng)S1=1，S0=0時(shí)，使能端信號(hào)A=G=1,計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00、01、10，譯碼器對(duì)應(yīng)輸出端Y0、Y1、Y2依次為低電平有效,經(jīng)與非門(mén)即使得與R3、R4、R5相連的指示燈D1D

13、2D3按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎。同理當(dāng)S1=0，S0=0的時(shí)候指示燈D4D5D6按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0,A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為1，為高電平，此時(shí)指示燈全滅，示意汽車(chē)正常行駛。而當(dāng)G=0,A=CP時(shí)，所有指示燈將隨CP的頻率循環(huán)閃爍，示意汽車(chē)緊急剎車(chē)。143 汽車(chē)尾燈整機(jī)電路圖設(shè)計(jì) 3.1整機(jī)電路圖 圖3.1.11整機(jī)電路原理圖3.2器件清單 元件 型號(hào)數(shù)量 74LS112 U1 U2 2555 U3 174LS100 U6 U9 U23 U24 U25 U26 U26 U27 874LS136 U5 174LS138 U4 1LED LED1 LED2 L

14、ED3 LED4 LED5 LED6 6開(kāi)關(guān) S0 S1 24 仿真結(jié)果 圖4.1 S0 S1打開(kāi)，正常行駛 圖4.2 S0閉合 S1打開(kāi)，右轉(zhuǎn)彎 圖4.3 S0打開(kāi)S1閉合，左轉(zhuǎn)彎 圖4.4 S0 S1閉合，緊急剎車(chē)5 總結(jié)與體會(huì)通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我體會(huì)到了學(xué)習(xí)不但要把書(shū)本知識(shí)學(xué)好，要得弄懂東西還要自己勤翻書(shū)，上網(wǎng)查資料，要勤動(dòng)腦，學(xué)會(huì)思考，可以從各個(gè)方面去思考同一個(gè)問(wèn)題，最重要的是要學(xué)會(huì)學(xué)以致用，把一個(gè)大的電路分割成很多小模塊后會(huì)比較好設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)起來(lái)會(huì)比較靈活，會(huì)有一個(gè)清晰的思路。通過(guò)汽車(chē)尾燈控制電路的設(shè)計(jì)，使我了解到數(shù)字電路及其芯片的應(yīng)用面廣，功能強(qiáng)大，使用方便，并且已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)方面。