數(shù)電課設(shè)汽車尾燈控制器的電路設(shè)計(jì)_圖文

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)仿真與制作初始條件:利用中、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。電路組成框圖如圖1所示。（也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)）;顯示施功電冏i1尾燈1電躋芥關(guān)控制電箔-j譯瑪電踱 j秒脈沖三進(jìn)制電路圖1汽車尾燈控制電路框圖要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)工作量：1周內(nèi)完成對(duì)汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)、仿真、裝配與調(diào)試。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

2、正常行駛時(shí)，尾燈全部熄火。 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。 臨吋剎車時(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。時(shí)間安排：1）第12天，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)原理。2）第3-4天，方案選擇和電路設(shè)計(jì)仿真。3）第4-5天，電路調(diào)試和設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫。4）第6天，上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名：系主

3、任（或責(zé)任教師）簽名:摘要11. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)21.1設(shè)計(jì)方案構(gòu)思21.2電路原理框圖22. 各模塊方案及電路參數(shù)32 脈沖產(chǎn)生電32.1.1電路方案32.1.2屯路原理圖32.1.3電路參數(shù)42.2三進(jìn)制電路52.2.1電路設(shè)計(jì)52.2.2電路原理圖62.3開關(guān)控制屯路72.3.1電路工作原理72.3.2電路原理圖72.4譯碼驅(qū)動(dòng)電路82.3.1電路工作原理82.3.2屯路原理圖84 multisim 仿真94脈沖產(chǎn)生電路仿真94.2電路整體仿真圖105.實(shí)物測(cè)試116 總結(jié)127 元件清單138.附錄14參考文獻(xiàn)17摘要數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是一門實(shí)用的專業(yè)基礎(chǔ)課，而該課程的課程設(shè)計(jì)就是為

4、了讓我們鞏固在理論課和實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)習(xí)到的知識(shí)。木次課程設(shè)計(jì)要求是做一個(gè)汽車尾 燈控制屯路，使用開關(guān)控制汽車尾燈在右轉(zhuǎn)彎時(shí)右尾燈右循環(huán)亮，左轉(zhuǎn)彎時(shí)左尾燈左循 環(huán)量，剎車吋全部-起閃爍，正常行駛吋燈全滅，并通過(guò)led模擬尾燈顯示結(jié)果。本次課設(shè)要求我們綜合理論課程中的知識(shí)，先運(yùn)用multisim來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈 控制電路，并通過(guò)開關(guān)和led燈來(lái)模擬顯示結(jié)杲。為完成本次課設(shè)任務(wù)耍求，將整個(gè)尾 燈控制系統(tǒng)分為四部分：開關(guān)模擬左右轉(zhuǎn)及剎車、555多諧震蕩產(chǎn)生脈沖信號(hào)、譯碼驅(qū) 動(dòng)電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)屯路。木次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)方案論證-電路設(shè)計(jì)-電路實(shí)現(xiàn)-安裝調(diào)試-系統(tǒng)測(cè)試-總結(jié)報(bào)告等 過(guò)程，達(dá)到了提高動(dòng)手能力和電

5、子技術(shù)實(shí)踐技能的目的。關(guān)鍵詞：開關(guān)控制，三進(jìn)制，譯碼驅(qū)動(dòng)，555多諧震蕩，led模擬尾燈顯示。1. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)方案構(gòu)思設(shè)計(jì)方案：將設(shè)計(jì)電路分為四個(gè)模塊：脈沖產(chǎn)生電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制技術(shù) 電路、譯碼及l(fā)ed模擬汽車尾燈顯示模塊共四部分可達(dá)到基本耍求。(1) 脈沖產(chǎn)生電路：主要由555芯片構(gòu)成多諧振蕩器，分別設(shè)置好電阻&、&和電 容g的值，可得到所需的脈沖頻率和占空比。(2) 開關(guān)控制電路：通過(guò)三個(gè)開關(guān)模擬剎車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，并以7400與非門、7404 非門、7486或非門輔助控制，當(dāng)左轉(zhuǎn)開關(guān)閉合，左邊的尾燈按左循環(huán)依次點(diǎn)亮；當(dāng)右轉(zhuǎn) 開關(guān)閉合，右邊的尾燈按右循壞依

6、次點(diǎn)亮；當(dāng)剎車開關(guān)閉合，所有尾燈同時(shí)隨脈沖相應(yīng) 地閃爍；所有開關(guān)都打開吋，車正常行駛，全部燈滅。(3) 三進(jìn)制電路：按課設(shè)所給初始條件，確定用兩個(gè)jk觸發(fā)器構(gòu)成三進(jìn)制加法計(jì)數(shù) 電路，實(shí)現(xiàn)從00-01-10-00循壞計(jì)數(shù)。(4) 譯碼驅(qū)動(dòng)電路：為實(shí)現(xiàn)課設(shè)所要求功能，在對(duì)三進(jìn)制電路譯碼時(shí)，右轉(zhuǎn)開關(guān)閉 合，實(shí)現(xiàn)000-001-010-000譯碼；左轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，實(shí)現(xiàn)100-101-110-100譯碼；剎車 開關(guān)閉合時(shí)電路不譯碼1.2電路原理框圖開關(guān)控制電路 led模擬尾燈譯碼驅(qū)動(dòng) 燈顯示電路秒脈沖產(chǎn)生三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路器圖1電路系統(tǒng)流程圖2. 各模塊方案及電路參數(shù)2.1脈沖產(chǎn)生電2. 1. 1電路方案由

7、555定吋器構(gòu)成的多諧振蕩器：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出駆 動(dòng)電流大，功能靈活，而且釆用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響 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。555定時(shí)器的管腳圖見(jiàn)附錄1。2. 1.2電路原理圖如圖2所示，為整流濾波電路的電路原理圖。vcc -1-gv:：r1:25kf：:555 time2t rateddi3thrtrzcohgiw:t:r2500k0rst :圖2 555多諧震蕩器電路圖2. 1.3電路參數(shù)以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的吋候是用555定時(shí)器設(shè)計(jì)的一個(gè)脈沖產(chǎn)生源，

8、占空比約為50%,它 產(chǎn)生的頻率f約為1hzo然后通過(guò)計(jì)數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點(diǎn)亮的吋候吋間間隔 約為1s,這樣就能讓人很清楚的明口該汽車的動(dòng)作以采取相應(yīng)的動(dòng)作從而避免交通事故 的發(fā)生。要使占空比約為50%,則r2»r1,令cl=luf,當(dāng)1 43f =、-hz（式 1）（斤1 + 2/?2）cl則 r2=500kq,再令 r1=25kq,此時(shí)tph二（rl+r2）clxln2 = 0. 364s（式 2）tpi=r2xclxln2«0. 347s（式 3）頻率：f =1= 1.41%（式4）tpl + tph占空比：q （%）=邑 + r? =25 + 50°

9、;= gl 2%（式 5）&1 + 2r225 + 500 x 2圖3 555多諧振蕩器工作波形圖2. 2三進(jìn)制電路 2. 2.1電路設(shè)計(jì)由j-k觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器需要兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)組成，故電路中只需采用兩個(gè)jk觸發(fā)器，即 一片雙jk觸發(fā)器7476芯片即可（74ls76芯片引腳圖見(jiàn)附錄2）,因此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 成木低，所以選用此方案。詳細(xì)設(shè)計(jì)如下：1）jk觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：圖4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2）兩個(gè)jk觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如下：表1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表qinqo11qin+,qon+,00010110100011xx3）狀態(tài)方程：稈+】=心 q；（式6）（式7）二亍藥3）曲于jk觸

10、發(fā)器的特性方程為（式8）嚴(yán) 1 = jq" + kqn結(jié)合狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程可得兩個(gè)j-k觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程如h：j（尸 q（式9）qi：（式 10）2. 2. 2電路原理圖如圖5為三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路圖。圖中上面的jk觸發(fā)器為低位q0,下面的為高 位q1,將兩個(gè)觸發(fā)器的clk接同一個(gè)吋鐘信號(hào)。因?yàn)椴恍枰玫街脭?shù)與清零，兩觸發(fā) 器的莎和莎端都接電源，使其置1而無(wú)效。q0中的j接q1的石輸出端，q1中的j接 q0的硯輸出端，兩觸發(fā)器的k均接電源置1,這樣就構(gòu)成了同步三進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。圖5三進(jìn)制電路原理圖2.3開關(guān)控制電路 2. 3. 1電路工作原理電路開關(guān)一端接地，一端接電源，當(dāng)開關(guān)打開

11、時(shí)，接出一端為高電平；當(dāng)開關(guān)閉合, 接出一端為低電平。剎車開關(guān)輸出接7404非門，在與脈沖接7400與非門，可以實(shí)現(xiàn)在 剎車開關(guān)閉合吋，此路輸出電平隨脈沖變化而變化，為實(shí)現(xiàn)剎車吋燈閃爍這一功能做準(zhǔn) 備。左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)開關(guān)接7486異或門在與剎車開關(guān)接7400與非門，輸出端接譯碼器低電平 有效的使能端，當(dāng)左右轉(zhuǎn)開關(guān)同一狀態(tài)或剎車開關(guān)閉合式，輸岀高電平，譯碼器不工作。左轉(zhuǎn)開關(guān)輸岀端接譯碼器高位輸入端c,當(dāng)左傳開關(guān)打開，右轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，c端為 1,譯碼器實(shí)現(xiàn)100-101-110-100循壞譯碼；當(dāng)右轉(zhuǎn)開關(guān)打開，做轉(zhuǎn)開關(guān)閉合時(shí)，c端為 0,譯碼器實(shí)現(xiàn)000-001-010-000循環(huán)譯碼。當(dāng)三個(gè)開關(guān)都打開

12、時(shí)，汽車正常行駛，尾燈 不工作。（74ls00. 74ls04. 74ls86功能及引腳圖見(jiàn)附錄3）2. 3. 2電路原理圖如圖6為開關(guān)控制電路原理圖。vdd.o1 or 5廿接驅(qū)動(dòng)電路圖6開關(guān)控制電路原理圖2.4譯碼驅(qū)動(dòng)電路 2. 3. 1電路工作原理譯碼電路按要求使用74138譯碼芯片，其為3線-8線譯碼器。led燈正向接7400 與非門的輸出端，反向接保護(hù)電阻后接地。當(dāng)使能端石輸入為低電平時(shí)，譯碼器正常 工作，若c 口輸入高電平1且led燈前與非門的公共輸入端為1時(shí)，譯碼器y4、y5、y6 依次輸出低電平0,經(jīng)過(guò)與非門后變?yōu)楦唠娖?，led燈4、5、6循壞點(diǎn)亮，若c 口輸入低 電平0,則譯

13、碼器y0、yl、y2依次輸出低電平0, led燈1、2、3循環(huán)點(diǎn)亮。當(dāng)使能端石 輸入為高電平1時(shí)，譯碼器不工作，全部輸出口為高電平，則led燈隨與非門另一輸入 信號(hào)變化而變化。（74ls138芯片資料詳見(jiàn)附錄4）2. 3. 2電路原理圖如圖7為譯碼驅(qū)動(dòng)電路的連線圖，每個(gè)led燈后接保護(hù)電阻，當(dāng)led燈前的與非門 輸出高電平時(shí)，led燈會(huì)被電路，即通過(guò)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的電平高低來(lái)控制led燈的 亮與滅，從而實(shí)現(xiàn)課設(shè)要求。圖7譯碼驅(qū)動(dòng)電路原理圖4. mu 11 i s im 仿真4.1脈沖產(chǎn)生電路仿真如圖8所示,仿真屮示波器a通道接555多諧震蕩器的輸出端，通道b接電容c1兩端，可觀察555多諧震

14、蕩器的工作波形。圖8脈沖電路仿真接線圖其仿真波形圖如圖1所示,從圖中可知其波形如設(shè)計(jì)原理中一致,電容c1電壓兩端在1/3vcc至2/3vcc z間，當(dāng)電容充電時(shí)輸出高電平，放電時(shí)輸出低電平，冃.可觀察到占空比約為50%。圖9脈沖電路仿真結(jié)果圖4. 2電路整體仿真圖如圖為剎車開關(guān)閉合時(shí)所有l(wèi)ed燈一起閃爍的現(xiàn)象圖。由于實(shí)際中不可能同時(shí)左轉(zhuǎn) 彎和右轉(zhuǎn)彎，所以電路中左轉(zhuǎn)開關(guān)和右轉(zhuǎn)開關(guān)用與非門連接起來(lái)，避免其出現(xiàn)同時(shí)閉合 冃剎車開關(guān)打開時(shí)仍然有燈亮的狀況。12vt486n越=卒格.117.s3>< :< o】kr1 vdd12v】ju:寫2 ：r2200q : r3 ；2o on :

15、r6u5aze-74d»a7e>74o0n:v13a：74o4ne>7400nr7：:500qled1 - - le<r-im90nu6a74oon:555 time t rated7400n-ma200q : r5 :200q :u2a a-h 2c.y2. g1t t4心arg n.74ls138n200qjft led5led4 u1da】憐圖10尾燈控制電路整體仿真連線圖如表2所示為改變開關(guān)si、s2、s3的狀態(tài)后所觀察到的現(xiàn)象。表2仿真現(xiàn)象記錄表開關(guān)狀態(tài)現(xiàn)象左轉(zhuǎn)(si)剎車(s2)右轉(zhuǎn)(s3)開開開不亮閉開開di、d2、d3依次循壞亮開開閉d6、d5、d4

16、依次循壞亮閉開閉不亮x閉xd1d6同時(shí)閃爍5.實(shí)物測(cè)試分別閉合左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車開關(guān)測(cè)試實(shí)物現(xiàn)象如圖io所示。(小圖為閉合右轉(zhuǎn)開關(guān) 后的現(xiàn)彖圖中一種，連續(xù)現(xiàn)象為此3個(gè)右循環(huán)依次點(diǎn)亮；(b)圖為閉合左轉(zhuǎn)開關(guān)后的現(xiàn) 彖圖屮一種，連續(xù)現(xiàn)彖為此3個(gè)左循環(huán)依次點(diǎn)亮；(c)圖為閉合剎車開關(guān)后的現(xiàn)彖圖中 一種，連續(xù)現(xiàn)象為6個(gè)燈隨脈沖同時(shí)亮同時(shí)滅。(a)(b)(c)圖11實(shí)物測(cè)試結(jié)果圖6.總結(jié)課程設(shè)計(jì)屮的遇到的問(wèn)題：（1）555振蕩器所設(shè)計(jì)的脈沖電路仿真時(shí)，若嚴(yán)格按照頻率1hz要求選定電阻，仿 真屮因?yàn)殡娮杼蠖荒墚a(chǎn)生方波，在焊接實(shí)物吋r2選用25kq電阻吋，頻率為28hz 左右，不能觀察到脈沖，改用500

17、kq時(shí)，能觀察到脈沖，且頻率為1.4hz,符合要求。 這讓我知道，要大膽的去嘗試，才冇成功的可能。（2）電路芯片較多，線路較為復(fù)朵，在焊接實(shí)物時(shí)，沒(méi)有花更多的時(shí)間去設(shè)計(jì)電路 走線，導(dǎo)致實(shí)物外觀不整潔，今后應(yīng)加強(qiáng)。心得體會(huì)：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)是電信專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程設(shè)計(jì)是我們理論聯(lián) 系實(shí)際的最好途徑，在課程設(shè)計(jì)屮，我們要將書本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問(wèn)題 屮去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與理論，更加熟悉的各種不同 規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)的基本方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。這次課程設(shè)計(jì)題目是比較簡(jiǎn)單的，雖然用的元器件不少，所需知識(shí)點(diǎn)也不少，但是

18、原理都比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)電路是并不復(fù)雜。由丁仿真軟件的差別導(dǎo)致555振蕩器設(shè)計(jì)的脈 沖源不能正常工作，導(dǎo)致了我在做實(shí)物時(shí)遇到了問(wèn)題。而數(shù)字電子技術(shù)所涉及的電路中 芯片多、連線復(fù)雜，在焊接實(shí)物時(shí)也必須認(rèn)真小心，而我的實(shí)物雖然成功，但走線復(fù) 雜，焊接并不好看，以后有待加強(qiáng)。從一開始接受課程任務(wù)，后著手建立設(shè)計(jì)框圖，查閱相關(guān)資料，確定電路圖到，最 后焊接實(shí)物，每一步都必須真誠(chéng)付出。剛開始我是做的并不成功，但經(jīng)過(guò)種種努力，最 終實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)作業(yè)的全部功能。通過(guò)木次課程設(shè)計(jì)，我深入掌握了 555芯片以及譯 碼器，觸發(fā)器的原理以及應(yīng)用，在每一次的實(shí)踐中提高了我的耐心。另外，我們學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)在這次實(shí)踐課程

19、中也用上去了，理論和實(shí)踐結(jié)合，自 然而然地提高我們的綜合實(shí)踐能力，在未來(lái)的發(fā)展上打下一個(gè)小基礎(chǔ)。7.元件清單表3 所需元件表元件數(shù)量直流電源5v1電阻(500k)1電阻(200)6電阻(510)3電阻(25k)1電容（luf）1電容（0. luf）1555芯片17400四與非門芯片27404六非門芯片17486四異或門芯片17476雙j-k觸發(fā)器174138譯碼器1led燈6單刀單擲開關(guān)38 附錄1.555芯片資料555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝 制作的稱為555,除單定時(shí)器外。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在5廣16v工作, 輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200m

20、a,因而其輸出可與ttl、cmos或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)屯阻、屯容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)牛與變換電路。j18273645匚匚匚匚1 gnd2 trigger3 output4 reset5 control voltage6 - threshold7 discharge8-vcc圖12 555芯片管腳圖2. 74ls76芯片資料74ls76是帶冇置位和清零的雙j-k觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器都冇一個(gè)單獨(dú)清零和置 “1”端，有q互補(bǔ)輸出。clk和pr分別輸入低電平時(shí)，分別實(shí)現(xiàn)清零和置1功能，輸 入為高電平時(shí)，觸發(fā)器正常工作為下

21、降沿觸發(fā)型jk觸發(fā)器。使用時(shí)16腳接5v左右電 源。1 i 2| 3| q a| 6| 7 i s|llf 1fs itlr it 2£f 2xr圖13 741s76芯片內(nèi)部及管腳圖3. 邏輯門集成芯片資料(1) 741s00芯片資料741s00是兩輸入的四與非門集成芯片，其表達(dá)式為：k = a 真值表如表2。使用alttvimllvi grio時(shí)，要保證芯片14腳接5-7v左右直流電壓，7腳接地。表4741s00真值表輸入輸出aby00101110111014 13 12 11 10 9 8 i丨丨丨丨丨丨va 4a 4b 4y 3a 3b 3y1a ib 1y 2a 2b 2y gnd i i i i i i i 1 2 3 4 5 6 7(a)(b)圖14 741s00芯片內(nèi)部及管腳圖(2) 741 s04芯片資料741s04是六異或門ttl集成芯片，其表達(dá)式為v = a,圖14為其管腳圖。使用時(shí)，要圖15 741s04芯片內(nèi)部及管腳圖（3）741s86芯片資料741s86芯片是兩輸入的四異或門ttl集成芯片，其表達(dá)式為：y = a，