汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì) 一、 訓(xùn)練目的：主要目的就是對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)課程、基本技能、基本動(dòng)手能力的強(qiáng)化訓(xùn)練，提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本動(dòng)手能力，提高人才培養(yǎng)的基本素質(zhì)。二、 初始條件： 計(jì)算機(jī)；Microsoft Office Word 軟件；PROTEL軟件本設(shè)計(jì)既可以使用中、小規(guī)模集成電路芯片7400、7404、74138、7476、7486和其它器件實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾燈顯示的控制功能。本設(shè)計(jì)也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建簡(jiǎn)易頻率計(jì)。工作電源Vcc為12V。電路組成框圖如圖1所示： 圖1汽車尾燈控制電路框圖要求完成的主要任務(wù):

2、（包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周。2、技術(shù)要求：設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是： 汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。 當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮。 當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循順序點(diǎn)亮。 臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。 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、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。制作實(shí)際運(yùn)行裝置。3、 查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。4.時(shí)間安排：7.5： 理論設(shè)計(jì)7.67.

3、7：安裝調(diào)試或仿真7.8： 撰寫報(bào)告7.9： 答辯指導(dǎo)教師簽名： 2010年 6月 10日系主任簽名： 2010年 6 月 10 日目      錄1 摘要.  12設(shè)計(jì)要求與思路.  1  2.1設(shè)計(jì)目的與要求 2  2.2設(shè)計(jì)思路構(gòu)想 2 2.2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系 2 2.2.2汽車尾燈控制器功能描述. 23 單元電路設(shè)計(jì).  4  3.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì). 4 3.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì). 5  3.3 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì). 4 

4、3.4 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 7 3.5 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì). 84電路仿真與分析. 10 4.1電路仿真總電路圖. 10 4.2汽車尾燈控制器電路的工作原理. 105 電路安裝與調(diào)試. 11 5.1電路安裝過程. 11 5.2電路的調(diào)試. 116 元器件清單. 117 設(shè)計(jì)體會(huì). 13 參考文獻(xiàn). 142 / 21文檔可自由編輯打印1摘要課程設(shè)計(jì)作為數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)課程的重要組成部分，目的是一方面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法，增加集成電路應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力以及分析、解決問題的能力。   

5、 本文介紹了一種通過TTL系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)模擬汽車尾燈工作情況電路的方法。主要闡述了如何通過555系列來制作脈沖產(chǎn)生器，如何利用J-K觸發(fā)器改制三進(jìn)制的計(jì)數(shù)器和譯碼器的使用等一系列方法。實(shí)驗(yàn)通過發(fā)光二極管模擬汽車尾燈來實(shí)現(xiàn)了汽車在行駛時(shí)候的四種情況：正常行駛，左拐彎，右拐彎，臨時(shí)剎車。關(guān)鍵字：汽車尾燈，脈沖，譯碼器，AbstractCurriculum design as a simulation of digital electronic technology and electronic technology an important component of the course, on t

6、he one hand, the purpose of enabling us to further understanding of course content, the basic digital system design and debugging methods, applications of integrated circuits to increase knowledge, foster the ability of our hands as well as analysis, problem-solving abilities.    

7、0;    This article describes a series of product design through simulation TTL auto taillight circuit methods work. Mainly on how to produce 555 series pulse generator, how to make use of JK flip-flop ternary system decoder of the counters and the use of a range of methods. Experiment

8、al simulation of vehicle through the light-emitting diode taillights to achieve a moving car when the four cases: the normal traffic, left turn, right turn, temporary brake.Keywords: auto lamps, pulse,decoder2設(shè)計(jì)要求與思路2.1設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾燈狀態(tài)的控制。設(shè)計(jì)要求：在汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（假定用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車運(yùn)行的狀況，

9、指示燈需具有四種不同的狀態(tài)：汽車正向行駛時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈處于熄滅狀態(tài)。 汽車向右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，右側(cè)的三個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮 汽車向左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，左側(cè)的三個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮 汽車臨時(shí)剎車時(shí)，左右兩側(cè)指示燈處于同時(shí)閃爍狀態(tài)2.2設(shè)計(jì)思路與構(gòu)想2.2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系    為了區(qū)分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，需設(shè)置2個(gè)狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)K1和K0進(jìn)行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，如表2.1所示。表2.1汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)控制汽車運(yùn)行狀態(tài)左轉(zhuǎn)尾燈右轉(zhuǎn)尾燈K1K0D1 D2 D3D4 D5 D6

10、00正常運(yùn)行燈滅燈滅01右轉(zhuǎn)彎按D3、D2、D1順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅10左轉(zhuǎn)彎燈滅按D4、D5、D6順序循環(huán)點(diǎn)亮11臨時(shí)剎車所有尾燈同時(shí)閃爍2.2.2汽車尾燈控制器功能描述    在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)由于3 個(gè)指示燈被循環(huán)順序點(diǎn)亮，所以可用一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點(diǎn)亮3個(gè)指示燈。設(shè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用Q1和Q0表示，可得出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關(guān)控制變量K1、K0，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)Q1、Q0以及時(shí)鐘脈沖CP之間關(guān)系的功能表如表2.2所示（表中指示燈的狀態(tài)“1”表示點(diǎn)亮，“0”表示熄滅）。表2.2汽車尾燈控制器

11、功能表 控制變量計(jì)數(shù)器狀態(tài)汽車尾燈K1K0Q1Q0D1  D2  D3D4  D5  D600dd0 0 00 0 0010010100 0 10 1 01 0 00 0 00 0 00 0 0100010100 0 00 0 00 0 01 0 00 1 00 0 111ddcp cp cpcp cp cp根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析與功能描述，可以得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖，如下圖所示。   根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)電路可由秒脈沖電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制電路、譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路、尾燈狀態(tài)顯

12、示5部分組成。3單元電路設(shè)計(jì)3.1秒脈沖電路的設(shè)計(jì)   方案一：石英晶體振蕩器；此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)，但由于盡量和課堂知識(shí)聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。方案二：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器；由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。555定時(shí)器的管腳圖如圖3.1所示。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影

13、響很小。所以由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。因此采用此方案。圖3.1 555定時(shí)器的引腳圖     圖3.1 555定時(shí)器的引腳圖由于本次實(shí)驗(yàn)對(duì)脈沖的要求不高，同時(shí)為了保證二極管的閃爍適宜，可以讓脈沖周期設(shè)定為一秒左右即可。電路原理如圖3.2所示。圖3.2用NE555制作脈沖發(fā)生器的原理圖3.2開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一個(gè)輸入端相連接。由總體邏輯功能可知，G和F與開關(guān)控制變量，K1、K0以及時(shí)鐘脈沖CP之間的關(guān)系如表

14、3.3所示。表3.3  使能控制信號(hào)與開關(guān)控制變量、時(shí)鐘脈沖的關(guān)系開關(guān)控制時(shí)鐘脈沖使能控制信號(hào)電路工作狀態(tài)K1K0CPGF00d01 汽車正常行駛（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅）01d11汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮） 10d11汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）11

15、cp0cp汽車臨時(shí)剎車（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時(shí)鐘脈沖cp通過顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門作用到反相器輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時(shí)鐘脈沖cp作用下同時(shí)閃爍） 根據(jù)G和F的邏輯表達(dá)式，可畫出開關(guān)控制電路。如圖3.3所示圖3.3 開關(guān)控制電路3.3三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表如表3.2所示。表3.2 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q1Q0Q1Q000010110100011dd方案一：由J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；由于電路中只需采用一片雙J-K觸發(fā)器74LS76芯片即可（7476芯片引腳圖如圖3.7所示），因此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，所以選用此方案。 圖3.4 74LS7

16、6芯片引腳圖 圖3.5 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 方案二：由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；兩個(gè)D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實(shí)現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來實(shí)現(xiàn)此電路。由于電路結(jié)構(gòu)較之上一方案有點(diǎn)復(fù)雜，而且需要三個(gè)芯片（至少兩個(gè)），成本較高，因此不采用此方案。圖3.4為74LS76引腳圖，利用74LS76實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路如圖3.5所示。3.4譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可用74LS138(其功能表如表3.3所

17、示)、6個(gè)與非門和6個(gè)反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=1、K1=0時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=1、K1=1時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時(shí)，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出全部為高電平

18、，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時(shí)，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。表3.3為74LS138譯碼器的功能真值表。74LS138譯碼器接法如圖3.7所示。圖3.6 74LS138譯碼器引腳圖表3.3 74LS138功能表圖3.7 74LS138控制譯碼顯示電路3.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)電阻組成，圖3.9中，當(dāng)6個(gè)反相器的輸出為低電平時(shí)，相應(yīng)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。圖3.8 二極管發(fā)光電位4電路仿真與分析4.1 電路仿真總電路圖圖4.1 汽車尾燈控制器電路原理圖 4.2汽車尾燈控制器電路的工作原理其工作原理圖如圖4.1所示

19、，經(jīng)過以上所述的設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求的分析，可以圖4.1汽車尾燈控制器電路原理圖將電路分為以下幾部分：    首先，通過555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號(hào)(為節(jié)省成本，采用實(shí)驗(yàn)室提供的脈沖信號(hào)做的測(cè)試)。    其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號(hào)，此信號(hào)提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。    最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過6個(gè)與非門，6個(gè)非門以及74LS10提供的高低

20、電位信號(hào)，將原始信號(hào)分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能。5電路安裝與調(diào)試5.1電路安裝過程對(duì)照電路圖焊接電路，過程中注意虛焊與短路，電源Vcc與接地端的接法，在安裝中外觀需要提高，電路功能基本實(shí)現(xiàn)。5.2 電路的調(diào)試 將外接電源接好后，一起打開開關(guān)或一起斷開開關(guān)或打開K1、K2任何其中一個(gè)開關(guān)，分別觀察二極管發(fā)光狀況并與設(shè)計(jì)要求比較，發(fā)現(xiàn)基本符合設(shè)計(jì)要求。6元器件清單表6.1元件清單名稱規(guī)格數(shù)量電阻20063.3 K2開關(guān)-2發(fā)光二極管紅6NE555-174LS00-274LS04-274LS86-174LS76-1導(dǎo)線-若干附圖6.1 其他元器件引腳圖74LS86引腳圖 74LS04引腳圖74LS00引腳圖 74LS10 引腳圖 74LS76 引腳圖7設(shè)計(jì)體會(huì)本次設(shè)計(jì)經(jīng)過N番修改，最終基本實(shí)現(xiàn)了規(guī)定的功能。但仍然有問題未得以解決。就所知而言，這次設(shè)計(jì)的電路存在著較大的時(shí)間延遲。除此之外，大致能實(shí)現(xiàn)：在汽車正常前行時(shí)，尾燈全部處于熄滅狀態(tài)；當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；而在汽車臨時(shí)剎車時(shí)，所有指