汽車尾燈控制電路

1、電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書1.課程設(shè)計的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等) ：1r一工一 * n 一 nh 汽車尾燈控制器設(shè)計1、設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈(用發(fā)光二極管模擬)。(1)汽車正常運行時指示燈全滅(2)汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點亮(3)汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮(4)汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍2、主要器件(不限，供參考)74LS194、74LS00、555、LED 發(fā)光二極管等電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書2 .對課程設(shè)計成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：設(shè)計電路，安裝調(diào)試或仿真，分析實驗結(jié)果，并寫出設(shè)計說明書，語言流暢簡潔，文字不得少于3

2、500字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用 Protel軟件繪出原理圖（SCH和印制電路板（PCB）,器件選擇要有計算依據(jù)。3 .主要參考文獻：B H! 0-B"加 TV- 0F - m ，-加 n !（!-一* m 一*加¥- m 1!hM hW 1!一nF1謝自美。電子線路設(shè)計、實驗、測試 M華中理工大學(xué)，20012彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京：高等教育出版社，19973畢滿清.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，19954陳明義.電工電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.長沙：中南大學(xué)出版社，20025陳永甫.新編555集成電路應(yīng)用800例M.北京：電子工業(yè)

3、出版社20006.4.課程設(shè)計工作進度計劃:序號1起止日期工作內(nèi)容2011-1-3布置任務(wù)，教師講解設(shè)計方法及要求22011-1-4學(xué)生查找閱讀資料，并確定方案3452011-1-5學(xué)生設(shè)計小組會議，討論方案2011-1-611設(shè)計、仿真實驗2010-1-1213寫說明書，小組討論62010-1-14答辯1 j指導(dǎo)教師 蘇澤光f日期：:2010年12 月 日 11 設(shè)計方案 2汽車尾燈電路實際設(shè)計要求設(shè)計原理及原理框圖 22 單元電路設(shè)計2時鐘脈沖電路 2開關(guān)控制電路 4三進制計數(shù)器 5譯碼、顯示驅(qū)動電路 63 性能測試與仿真7仿真軟件的簡單介紹 7Protel 99SE 簡單介紹 7IN M

4、ultisim10 簡單介紹 8利用 Multisim 仿真與測試 9原理圖（SCH和電路板（PCB 144結(jié)論 15參考文獻17摘要汽車行駛時會有正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、 右轉(zhuǎn)彎和剎車四種情況，針對這四種情況可以設(shè)計出汽車尾燈控制電路來表示這四種狀態(tài)，其中包括時鐘脈沖電路、開光控制電路、三進制計數(shù)器以及譯碼、顯示驅(qū)動電路。本設(shè)計通過NI Multisim10實驗仿真軟件對電路進行仿真，并借助Protel 99SE將電路原理圖制成PCB電路 板。關(guān)鍵字：汽車尾燈時鐘脈沖三進制計數(shù)器汽車行駛情況引言汽車尾燈是汽車的主要部分，在我們的生活中不可缺少，正是有了它才是我們現(xiàn)在社會上出現(xiàn)交通事故的比例很高除了

5、自身原因外，汽車尾燈也發(fā)揮著主要的作用，尾燈的指示燈按正常指定閃爍將會避免很多事故的發(fā)生 。汽車尾燈控制電路是數(shù)字電路在交通控制電路中的典型應(yīng)用，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計基本上模擬了汽車運行過程中的實際狀況，一般有左右各三個燈，當(dāng)人們看到燈不同形式的亮滅閃爍時，就會知道駕駛員的操作意圖，即行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及剎車。本設(shè)計將借助Protel 99se 和 NI Multisim10仿真。1 設(shè)計方案 汽車尾燈電路設(shè)計要求汽車行駛時有正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和剎車四種情況，設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈(用發(fā)光二極管模擬)。(1)汽車正常運行時指示燈全滅(2)汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)

6、順序點亮(3)汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮(4)汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍設(shè)計原理及原理框圖汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路， 三進制計數(shù)器，譯碼、顯示驅(qū)動電路 組成。由于汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時，三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制 譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。首先，設(shè)置兩個可控的開關(guān)，可產(chǎn)生 00、01、10、11四種狀態(tài)。開關(guān)置為00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；開關(guān)置為01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)；開關(guān)置為10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)；開關(guān)置為11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。三進制計數(shù)器可由74LS163芯片和74LS00構(gòu)成；譯碼電路可用

7、譯碼器74LS138 和6個與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動電路由 6個發(fā)光二極管和6個反向器構(gòu)成。原理框圖如圖所示：圖原理框圖2單元電路設(shè)計時鐘脈沖電路555定時器簡介：555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)電路和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5腳懸 空時，則電壓比較器 A1的反向輸入端的電壓為2/3Vcc,A2的同相輸入端的電壓 為1/3Vcc,若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于1/3Vcc,則比較器A2的輸出為1,可使 RS觸發(fā)置1。，使輸出端OUT% 1。如果闕值輸入端TH的電壓大于2/3Vcc,同時TR電壓大于1/3Vcc,則A1輸出為1, A2輸出為0,

8、可將RS觸發(fā)器置0,可使 輸出為0電平。下圖為555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖：圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖圖引腳圖如圖為由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。接通電源后，電容 C被充電，Vc上 開，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時，觸發(fā)器被復(fù)位，此時Vo為低電平，電容C通過R2 和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc先講到1/3Vcc時，觸發(fā)器又被復(fù)位，Vo翻轉(zhuǎn)為高 電平。周期T為：T= (R1+2R2 Cln2 = (R1+2R2)C=+x 2) X 10nF=這樣，通過電容充放電時間，使多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘信號圖2. 3時鐘脈沖電路時鐘脈沖波形如下圖所示:圖2. 4脈沖波形圖開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路通過控制開關(guān)J1和J2的開通

9、于關(guān)斷，實現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn) 彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。J1、J2置于00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；J1、J2置于01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；J1、J2置于10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；74LS86D.74L510D44J1、J2置于11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。4. >4-1.18. 4c SJ -VCC 5V , ” , "'J，100。 Kg$=AoR1O1MQ Key = A5% U10A一 074LS04D圖開關(guān)控制電路圖三進制計數(shù)器汽車左或右轉(zhuǎn)彎時由于是三個指示燈循環(huán)點亮， 所以用三進制計數(shù)器控制譯碼 電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求電路，

10、由此得出在每種運行狀態(tài)下， 各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即邏輯功能表：（0表示燈滅，1表示燈亮）表三進制計數(shù)器功能表開關(guān)控制三進制計數(shù)器六個指示燈J1 J2Q1 Q01 2 3 4 5 6000 0 0 0 0 00 01 0 0 0 0 0010 10 1 0 0 0 01 00 0 1 0 0 00 00 0 0 1 0 0100 10 0 0 0 1 01 10 0 0 0 0 111cp cp cp cp cp cp此計數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計數(shù)功能簡介：其計數(shù)是同步 的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的，當(dāng) CTp和CTt均為高電平時，在CP 上升沿作用下

11、Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74LS163,只有當(dāng)CP為高電平時CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與 CP 無關(guān)。74LS163的引腳圖及真值表：表74LS163真值表臼巴匕網(wǎng)巴mIT凹 e rr db M d.otn-輜A喻現(xiàn)芯芭福筋啜ft次志狀芯杵拂而號Gr aIl “q 產(chǎn) Qr1500口皂000Jl禮010 I&00101jt11111 I0及1101 11XL01I 0工10t1 J4 100圖74LS163引腳圖計數(shù)器電路圖如圖所示:U1- - 74LS163D 2圖三進制計數(shù)器電路圖譯碼、顯示驅(qū)動電路此電路由74LS138芯片和6個

12、與非門，6個反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。74LS138芯片簡介：74138為3線-8線譯碼器，其工作原理如下：當(dāng)一個選 通端為高電平，另兩個選通端為低電平時，可將地址端的二進制編碼在一個對應(yīng) 的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴展成32線譯碼器，若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其引腳圖 和真值表：表74LS138真值表內(nèi)日匚利力小力加圖引腳圖譯碼、顯示驅(qū)動電路圖如下圖所示;X2U474LS138D.7LSOOD：U5A16一卜18-U6A- &- 2074LS(MDU5B-74LS0QDU6B741604 口R3WX、 R4：200Q5%

13、,-4. , U5C.I . . _L_U6C ' rrng R5JV_1W ；TILSOOD 二741SQ4D、眼200Q二 5% 二-474LS04D. U5D 一 . zE>- 74L50QD. , U9A：74LS0QD:10U6DU6El LbDb74LS04D:U9B :U6F74LS0QD74LSMD24吧6RG ：MA-；200Q5% ,2OOD . 5%k R8 :：200Q ：1 5%圖譯碼、顯示驅(qū)動電路圖3性能測試與仿真Protel 99SE 和NI Multisim10 仿真軟件的簡單介紹Protel 99SE 的簡單介紹Protel 99SE 按照系統(tǒng)功

14、能劃分主要包含以下兩大部分和6個功能模塊。電路工程設(shè)計部分(1)電路原理設(shè)計部分(Advanced Schematic 99 ):電路原理圖設(shè)計部 分包括電路圖編輯器(簡稱SCH®輯器)、電路圖零件庫編輯器(簡稱Schlib 編輯器)以及各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯 電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫 的各種報表。(2)印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)( Advanced PCB 99 ):印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包 括印刷電路板編輯器(簡稱PCB編輯器)、零件封裝編輯器(簡稱 PCBLib編輯器)和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和

15、編輯 電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。(3)自動布線系統(tǒng)(Advanced Route 99 ):本系統(tǒng)包含一個基于形狀 (Shape-based)的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實 現(xiàn)PCB設(shè)計的自動化。電路仿真與PLD部分(1)電路模擬仿真系統(tǒng)(Advanced SIM 99 ):電路模擬仿真系統(tǒng)包含一 個數(shù)字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路 原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。(2)可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)( Advanced PLD 99 )：可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包 含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器(Wavefo

16、rm)。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計達到最簡化。(3)高級信號完整性分析系統(tǒng)( Advanced Integrity 99):信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計、檢查電路設(shè)計參數(shù)、實驗超調(diào)量、阻抗和信號諧波要求等。NI Multisim10的簡單介紹NI Multisim10仿真軟件適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 NI Multisim10具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬

17、態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、 時域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析等功能，可以幫助設(shè)計人員分析電 路的性能。還可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù) 字電路和接口電路等，在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)， 列出被仿真電路的所有原器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和 具體數(shù)據(jù)等。利用NI Multisim10可以實現(xiàn)計算機仿真設(shè)計與虛擬實驗，具有如下特點：設(shè) 計與實驗可以同步進行；設(shè)計和實驗用的元器件及測試儀器儀表種類齊全；可方 便的對電路進行測試與分析，且易學(xué)易用，便于電氣類學(xué)生學(xué)習(xí)、開展綜合性的 設(shè)計與實驗，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力。利用I

18、N MultisimIO 進行測試與仿真當(dāng)汽車正常行駛時，J1J2處于00狀態(tài)，指示燈全滅，仿真結(jié)果如圖所示:vert741 SWD1OOD74LS04DH1UKJUU 3=A UlOlA圖3. 1正常行駛時電路仿真圖測得仿真波形如下圖所示:織守 OKilhstope-XSCl圖正常行駛時左尾燈仿真波形圖當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時，J1、J2處于10狀態(tài)，LED4 LED5 LED6循環(huán)點亮，仿真電路 圖如下圖所示：年二二J1T_ 1OOQ 鼻-A,53311>Z-_R1DIKX? 3 = A s*2000 5星5%74LS04D圖3. 4左轉(zhuǎn)彎時電路仿真圖仿真波形圖如下圖所示:圖3. 5左轉(zhuǎn)彎時左尾

19、燈仿真波形圖圖3. 6左轉(zhuǎn)彎時右尾燈仿真波形圖當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)，J1、J2處于01狀態(tài)，LED1 LED2 LED3循環(huán)點亮，仿真電路圖如下圖所示:圖3. 8右轉(zhuǎn)彎時左尾燈仿真波形圖Un 口x±nrrL74L&0UUUGA印 SII4UU5C UOB lew M仿真波形如下圖所示:夕 Oscilloscope-XSCl圖3. 7右轉(zhuǎn)彎時電路仿真圖S3噴 Q&dll詠Qpe-XS匚2gg I圖3. 9右轉(zhuǎn)彎時右尾燈仿真波形圖當(dāng)汽車剎車時，J1、J2處于11狀態(tài)，六盞燈同時閃爍，仿真電路圖如下圖所VCCI FlLED5/4LSU44JILM555IOiiF74ISMI1741

20、S0CIDUSA25U9B，4Key = A U10A_LpU£ UGQZEZ3-? /4LSUCH)741 SlldlJ1UUU A74LSOODU5HUbb74LSMD 74LS4MC74IS10DUBF74CaUUU /q5%UED5 一 %7000 5RIXDG軍啰一24100 S%/4L51KJU /4LbU4U圖汽車剎車時電路仿真圖仿真波形圖如下圖所示:圖剎車時右尾燈仿真波形圖Protel 99SE 原理圖（SCH和印制電路板（PCB原理圖（SCH圖汽車尾燈控制電路總原理圖布線圖圖布線圖電路板（PCB圖電路板（PCB）4結(jié)論時鐘脈沖電路波形分析：先觀察時鐘脈沖產(chǎn)生電路，見圖。產(chǎn)生的脈沖波形如 圖，可見并不是完美的方波，頻率也有一些小波動。這是由于基于555的多諧震 蕩電路精度并不是很高，但在允許誤差范圍內(nèi)。右轉(zhuǎn)彎時LED陰極電平波形分析：由圖和圖可知。右轉(zhuǎn)向時D4到D6陰極全為 高電平，而D1至ij D3間隔出現(xiàn)低電平。左尾燈全不亮，右尾燈 D1、D2、D3依次 點亮，滿足設(shè)計要求。左轉(zhuǎn)彎時LED陰極電平波形分析：由圖和圖可知。左轉(zhuǎn)向時D1到D3陰極全為 高電平，而