汽車(chē)尾燈控制電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告(新)(共18頁(yè))

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告汽車(chē)尾燈控制器學(xué)生姓名： 金紹康 李珺凱 汪濤 方封淋 梁宏棒 潘強(qiáng)華 指導(dǎo)教師： 曹喜珠 所 在 系： 電子工程系 所學(xué)專(zhuān)業(yè)： 電子信息工程 年 級(jí)： 2013級(jí) 2015 年 6 月摘要該課程設(shè)計(jì)主要介紹了利用數(shù)字電路知識(shí)來(lái)完成汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)的方法。本設(shè)計(jì)主要解決如何用數(shù)字邏輯電路控制汽車(chē)尾燈的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車(chē)等功能。通過(guò)設(shè)計(jì)汽車(chē)尾燈顯示控制電路，能很好的綜合運(yùn)用我們所學(xué)到數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，它的主要特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單易懂，防干擾能力強(qiáng)。本設(shè)計(jì)主要由五部分組成，包括開(kāi)關(guān)控制電路 、信號(hào)發(fā)生電路、譯碼控制電路、計(jì)數(shù)電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)尾燈的亮

2、滅情況可以清楚的告知行人它將要發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化，從而避免了交通事故的發(fā)生。【關(guān)鍵詞】 數(shù)字電路 尾燈設(shè)計(jì) 目 錄第一章 組員信息及分工 3第二章 設(shè)計(jì)目的 3第三章 設(shè)計(jì)任務(wù) 3第四章 設(shè)計(jì)思路 34.1 時(shí)鐘信號(hào)源CLK設(shè)計(jì) 34.2 主電路設(shè)計(jì)分析 3第五章 主要芯片功能介紹 55.1 55 5定時(shí)器 55.1.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能 5 5.1.2 定時(shí)器芯片的引腳功能 75.2 74LS138譯碼器 75.3 74LS161計(jì)數(shù)器 85.4 基本邏輯門(mén)芯片 95.5 數(shù)碼管的顯示 9第六章 電路設(shè)計(jì)框圖 10第七章 電路仿真圖 107.1 左右轉(zhuǎn)彎仿真電路 117.2 汽車(chē)剎車(chē)

3、控制電路 117.3 總體電路 12第八章 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 13參考文獻(xiàn) 14附 件 15第一章、 設(shè)計(jì)目的1了解汽車(chē)尾燈控制電路的工作原理；2熟悉單片機(jī)與常用芯片的使用，掌握時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路的分析方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力。第二章、 設(shè)計(jì)任務(wù)1 假設(shè)汽車(chē)尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管代替），應(yīng)使指示燈達(dá)到三個(gè)要求： 汽車(chē)正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)三個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)三個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；臨時(shí)剎車(chē)時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。2 給出設(shè)計(jì)方案，闡述基本原理。3 給出總體電路原理圖。4 給出測(cè)試結(jié)果。第三章、 設(shè)計(jì)思路3.1 時(shí)鐘信號(hào)源CLK設(shè)計(jì)：由于汽車(chē)

4、尾燈的點(diǎn)亮是給人傳達(dá)不同的信息表示汽車(chē)即將要發(fā)生的動(dòng)作，所以尾燈在閃爍時(shí)不能超過(guò)某一頻率，也不能過(guò)小，利用電路仿真反復(fù)試驗(yàn)最終采用555定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生頻率為2.5HZ的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)74161計(jì)數(shù)器就能控制汽車(chē)尾燈在循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)候時(shí)間間隔約為0.4S，以此來(lái)達(dá)到尾燈不同形式點(diǎn)亮的要求。3.2 主電路設(shè)計(jì)分析：電路設(shè)計(jì)時(shí)將汽車(chē)尾燈正常運(yùn)行、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車(chē)的四個(gè)狀態(tài)分別由開(kāi)關(guān)S0、S1和S2來(lái)表示，這三個(gè)開(kāi)關(guān)分別作為74HC138的輸入A、B、C，開(kāi)關(guān)閉合即輸入為1，邏輯功能表如下： 表一 汽車(chē)尾燈和汽車(chē)尾燈狀態(tài)表開(kāi)關(guān)控制S2 S1 S0 運(yùn)行狀態(tài)左尾燈L1L2L3右尾燈L4L5L60 0

5、 0正常運(yùn)行 燈滅 燈滅0 0 1右轉(zhuǎn) 燈滅按L4L5L6順序循環(huán)點(diǎn)亮0 1 0左轉(zhuǎn)按L1L2L3順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅1 0 0剎車(chē)所有尾燈同時(shí)閃爍 對(duì)表一內(nèi)容分析如下：1汽車(chē)正常運(yùn)行時(shí)：當(dāng)開(kāi)關(guān)S0S1S2都打開(kāi)，表示汽車(chē)處于正常運(yùn)行，此時(shí)S2S1S0=000時(shí)，74LS138輸出為11111110，發(fā)光二極管都不亮；2 汽車(chē)右轉(zhuǎn)時(shí)：當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，表示汽車(chē)右轉(zhuǎn)，此時(shí)S2S1S0=0010，74LS138的輸出狀態(tài)為11111101,/Y1有效，通過(guò)基本門(mén)電路后將該有效信號(hào)送到74161的ENT、ENP兩端，使計(jì)數(shù)器對(duì)CP信號(hào)按照8421編碼進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅） 0001（L

6、1亮） 0010（L1L2亮） 0011（L1L2L3亮） 0100（異步清零） 0000所以此時(shí)汽車(chē)右面三個(gè)燈按照L1 L1L2L1L2L3 全滅 L1由此完成右轉(zhuǎn)彎時(shí)按右循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過(guò)程。3汽車(chē)左轉(zhuǎn)時(shí)：當(dāng)開(kāi)關(guān)S0閉合，表示汽車(chē)左轉(zhuǎn)，此時(shí)S2S1S0=0001，74LS138的輸出狀態(tài)為11111011,/Y2有效，通過(guò)基本門(mén)電路后將該有效信號(hào)送到74161的ENT、ENP兩端，使計(jì)數(shù)器對(duì)CP信號(hào)按照8421編碼進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅） 0001（L4亮） 0010（L4L5亮） 0011（L4L5L6亮） 0100（異步清零） 0000所以此時(shí)汽車(chē)右面三個(gè)燈按照L4 L

7、4L5 L4L5L6 全滅 L4由此完成左轉(zhuǎn)彎時(shí)按左循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過(guò)程。4汽車(chē)剎車(chē)時(shí)：當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，表示汽車(chē)剎車(chē)，此時(shí)S2S1S0=0100,74LS138的輸出的狀態(tài)為為11110111，此時(shí)/Y4有效，在設(shè)計(jì)剎車(chē)電路時(shí)，考慮到其點(diǎn)亮的方式和左右轉(zhuǎn)彎的不同，希望各個(gè)開(kāi)關(guān)獨(dú)立控制，所以利用另外一片74161計(jì)數(shù)器控制，計(jì)數(shù)范圍0000（全滅） 0001（全亮） 0010（異步清零） 0000由此來(lái)完成剎車(chē)時(shí)同時(shí)閃爍這一過(guò)程。用L1、L2、L3、L4、L5、L6分別表示二極管的輸出，則各個(gè)發(fā)光二極管的亮滅情況和計(jì)數(shù)器之間的關(guān)系如下： 表二 Q2Q1Q0與L1L2L3L4L5L6真值表如下74

8、LS161計(jì)數(shù)器 S0=1左轉(zhuǎn)時(shí) S1=0右轉(zhuǎn)時(shí) Q2 Q1Q0 L4 L5 L6 L1 L2L3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0再聯(lián)合剎車(chē)時(shí)燈的狀態(tài)可以得到一系列的邏輯表達(dá)式，繼而逐步實(shí)現(xiàn)其功能。第四章、 主要芯片功能介紹4.1 555定時(shí)器4.1.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能555定時(shí)器有兩個(gè)比較器 C1和 C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放電管，輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA

9、，555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 多諧振蕩器又稱(chēng)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，所以多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器。由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出頻率為：T1=(R1+R2）Cln(Vcc-Vt-)/(Vcc-Vt+)=(R1+R2)Cln2 T2=R2Cln(0-Vt+)/(0-Vt-)=R2Cln2故電路的震蕩周期為T(mén)=T1+T2=(R1+2R2)Cln2F=1.43/(R1+2R2)C1)在該設(shè)計(jì)中其555定時(shí)器各元件參數(shù)如下：R1=750，R2=2.4K,C

10、1=C2=100uF，根據(jù)計(jì)算則周期約為0.4S，如下為輸出波形和其仿真電路： 圖一 555定時(shí)器產(chǎn)生的信號(hào)圖二 555信號(hào)產(chǎn)生電路由圖一可知555定時(shí)器產(chǎn)生的波形并不是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，但在該設(shè)計(jì)中，因?yàn)?4LS161在對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)只對(duì)輸入信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以并不影響結(jié)果的產(chǎn)生4.1.2 時(shí)器芯片的引腳功能 ·1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。 ·8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。 ·3腳：輸出端Vo ·2腳：低觸發(fā)端TL ·6腳：高

11、觸發(fā)端TH ·4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時(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。 ·5腳：VC為控制電壓端。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。 ·7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。4.2 74LS138譯碼器 圖三 開(kāi)關(guān)控制電路74LS138譯碼器說(shuō)明：74HC138是集成3線(xiàn)8線(xiàn)譯碼器，外引腳功能端排列如圖，E1、E2、E3是三個(gè)輸入顯示控制端，當(dāng)E3=0或者E1+E2=1時(shí)，譯碼器被禁止，譯碼器的輸出端

12、Y0Y7全為1；只有當(dāng)E1=1、E2+E3=0時(shí)，譯碼器才正常運(yùn)行，完成譯碼工作，當(dāng)汽車(chē)右轉(zhuǎn)時(shí)，即ABC=010，則/Y2有效輸出為低電平，當(dāng)汽車(chē)左轉(zhuǎn)時(shí)，即ABC=100，則/Y1有效，輸出為低電平，當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，即ABC=001，則/Y4有效，輸出為低電平。4.3 74LS161計(jì)數(shù)器圖四 74LS161芯片上圖為74LS161型四位同步二進(jìn)制可預(yù)置計(jì)數(shù)器的外引線(xiàn)排列圖及其邏輯符號(hào)，其中MR是直接清零端，LOAD是預(yù)置數(shù)控制端，A3A2A1A0是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，ENP和ENT是計(jì)數(shù)控制端，是計(jì)數(shù)輸出端，RCO是進(jìn)位輸出端。74LS161型計(jì)數(shù)器的功能表如下表所示： 表三 74LS161計(jì)數(shù)器

13、 清0預(yù)置控制時(shí)鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出MRLOADENPENTCLKA3A2A1A00××××××××000010××d3d2d1d0d3d2d1d0110××××××保持11×0×××××保持1111××××計(jì)數(shù)在該設(shè)計(jì)中主要用到74LS161的計(jì)數(shù)和異步清零兩個(gè)功能，當(dāng)ENP與ENT都為1時(shí)，芯片開(kāi)始按8421編碼開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)MR=0時(shí)，

14、不管輸入端為何值，當(dāng)CP出現(xiàn)了上升沿時(shí)，A0A1A2A3=0000。4.4 基本邏輯門(mén)芯片1反相器74LS04 2. 或門(mén)74LS32 六路兩輸入非門(mén)：1Y=/1A 四路兩輸入或門(mén)：1Y=1A+1B3與門(mén)74LS08 4. 與非門(mén)74LS00 四路兩輸入與門(mén)：1Y=1A·1B 四路兩輸入與非門(mén)：1Y=/(1A·1B)4.5 數(shù)碼管的顯示共陰極數(shù)碼管是高電平有效，即ah接 1時(shí)發(fā)光二極管亮，共陽(yáng)極數(shù)碼管是低電平有效，即ah接0時(shí)發(fā)光二極管亮，在該設(shè)計(jì)中采用共陽(yáng)級(jí)接法，以下是工作原理圖：第五章、 電路設(shè)計(jì)框圖開(kāi)關(guān)S0控制左轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)S2控制剎車(chē)開(kāi)關(guān)S1控制右轉(zhuǎn)彎74LS138芯片

15、555定時(shí)器產(chǎn)生信號(hào)74LS161計(jì)數(shù)器 右轉(zhuǎn)燈L1L2L3左轉(zhuǎn)燈L4L5L6第六章、 電路仿真圖6.1 左右轉(zhuǎn)彎仿真電路6.2 汽車(chē)剎車(chē)控制電路6.3 總體電路第七章、 課程設(shè)計(jì)體會(huì)數(shù)字邏輯是電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，我們進(jìn)行數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)是我們利用理論去聯(lián)系實(shí)際的最好途徑，而且我們還將書(shū)本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問(wèn)題中去，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)。通過(guò)為期兩周的課程設(shè)計(jì)，基本完成了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求：汽車(chē)運(yùn)行時(shí)指示燈全滅，汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)的3個(gè)等按右

16、循環(huán)順序點(diǎn)亮，汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)的3個(gè)燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)時(shí)所有的指示燈同時(shí)閃爍。從一開(kāi)始選好題目接受任務(wù)，后著手建立設(shè)計(jì)框圖，再到書(shū)上和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖的到最后制作成型，每一步都必須認(rèn)真仔細(xì)。雖然一開(kāi)始不是很順利，不能實(shí)現(xiàn)技術(shù)功能，但在上網(wǎng)查閱資料、問(wèn)老師、小組討論和多次修正后，終于實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)任務(wù)的全部功能。除了在設(shè)計(jì)電路和仿真時(shí)遇到的問(wèn)題之外，在實(shí)際的電路焊接中也困難重重，焊接時(shí)需要我們認(rèn)真、細(xì)心加耐心，線(xiàn)路全部焊接成功功能也未必實(shí)現(xiàn)，這就要求我們不能灰心，用萬(wàn)用表一個(gè)一個(gè)引腳的測(cè)試，仿真的實(shí)現(xiàn)不一定就能說(shuō)明你的實(shí)際的電路可以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)我們共同的努力，最終得以完

17、成課程任務(wù)。本次課程設(shè)計(jì)汽車(chē)尾燈讓我們能更加深入的了解許多芯片的接法以及功能表，設(shè)計(jì)了譯碼控制電路，十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，開(kāi)關(guān)控制發(fā)光二極管等，將各部分組成起來(lái)設(shè)計(jì)成為汽車(chē)尾燈控制電路。而且通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我們更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)數(shù)字集成芯片應(yīng)用方面的只是，雖然在設(shè)計(jì)中遇到了一些棘手的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)小組成員仔細(xì)的思考，仔細(xì)的檢查終于找出問(wèn)題所在，同時(shí)也暴露出了前期我們?cè)谶@一方面的只是的欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。鑒于此，我相信我們會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)來(lái)充實(shí)自己。對(duì)于我們本專(zhuān)業(yè)來(lái)講，既有像單片機(jī)那方面的軟件編程，又有像數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)，在這之前我們本身傾向于軟件些，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，讓我們更全面的認(rèn)識(shí)了數(shù)字電路，了解了

18、它的的重要性并產(chǎn)生了濃厚的興趣。本次課程實(shí)際不僅培養(yǎng)了我們科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和認(rèn)真思考、勤于動(dòng)手的能力，而且還培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神。讓我們意識(shí)到團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終的成功。相信這次課程設(shè)計(jì)之后，我們的理論知識(shí)和動(dòng)手能力都會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，也為今后的實(shí)踐與理論課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 余夢(mèng)嘗 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程（第三版）高等教育出版社2 劉雅坤、泠劉偉 汽車(chē)尾燈智能控制電路設(shè)計(jì)【J】2011（5）3 楊德印、趙瑞嬌 AD8240控制汽車(chē)尾燈和剎車(chē)燈【J】電子報(bào) 2011（1）4 李黨娟、吳慎將 基于AT89S52單片機(jī)的汽車(chē)尾燈控制器設(shè)計(jì)【J】國(guó)外電子測(cè)量技術(shù) 2010（8）5 趙家松、嚴(yán)偉榆 基于Multisim 10的汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)與仿真【J】蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版） 2011（1）附件: 表四 電路設(shè)計(jì)元件清單 名稱(chēng) 規(guī)格 數(shù)量 譯碼器 74LS138 1個(gè) 計(jì)數(shù)器 74LS161 2個(gè) 555定時(shí)器 NE555 1個(gè) 電阻750，2.4k,200若干個(gè) 電容 100uF2個(gè) 與門(mén)芯片74LS0