數(shù)電課程設計汽車尾燈

1、西南科技大學電子技術課程設計課程名稱： 電子技術課程設計 程序題目： 汽車尾燈控制電路 姓 名： 學 號: 班 級： 指導教師： 時 間： 評 分： 汽車尾燈控制電路一設計任務設計一個汽車尾燈控制電路，汽車尾部左右兩側各有3個指示燈(用發(fā)光二極管模擬)，當在汽車正常運行時指示燈全滅；在右轉(zhuǎn)彎時，右側3個指示燈按右循環(huán)順序點亮（R1R1R2R1R2R3全滅R1）時間間隔0.5S（采用一個2HZ的方波源）；在左轉(zhuǎn)彎時，左側3個指示燈按左循環(huán)順序點亮（L1L1L2L1L2L3全滅L1）；在臨時剎車或者檢測尾燈是否正常時，所有指示燈同時點亮（R1R2R3 L1L2L3點亮）；當汽車后退的時候所有尾燈循

2、環(huán)點亮；當晚上行車的時候汽車尾燈的最下一個燈一直點亮。二、設計條件本設計基于學校電子技術實驗后設計的，通過在電腦上利用各種軟件設計而成，包括Quartus II 5.0，Multisim2001以及DXP2004等設計仿真軟件。三、設計要求 分析以上設計任務，由于汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、倒車、晚上行車時，所有燈點亮的次序和是否點亮是不同的，所以用74138譯碼器對輸入的信號進行譯碼，從而得到一個低電平輸出，再由這個低電平控制一個計數(shù)器74161，計數(shù)器輸出為高電平時就點亮不同的尾燈（這里用發(fā)光二極管模擬），從而控制尾燈按要求點亮。由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與給定條件間的關系，即邏輯功

3、能表1所示。汽車尾燈控制電路設計總體框圖如圖1所示。汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)表1-1開關控制汽車運行狀態(tài)右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈S2 S1 S0R1R2R3L1L2L30 0 0正常運行燈滅燈滅0 0 1左轉(zhuǎn)彎燈滅按L1L2L3順序循環(huán)點亮0 1 0右轉(zhuǎn)彎按R1R2R3順序循環(huán)點亮燈滅0 1 1臨時剎車/檢測所有尾燈同時點亮1 0 0倒車所有尾燈按照轉(zhuǎn)彎次序點亮1 0 1晚上行車時R3 ，L3一直點亮開關控制電路譯碼電路74138顯示驅(qū)動電路記數(shù)電路74161R1R2R3 L1L2L3脈沖產(chǎn)生電路555圖1 汽車尾燈控制電路設計總體框圖四、設計內(nèi)容（一）.分步設計： 1時鐘信號源（CLK）設計：設計說明

4、：由于汽車尾燈是的點亮是給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動作，所以汽車的尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我們在設計的時候是采用的555定時器設計的一個脈沖產(chǎn)生源，占空比約為50%，它產(chǎn)生的頻率F約為2HZ。然后通過計數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點亮的時候時間間隔約為0.5S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作以采取相應的動作從而避免交通事故的發(fā)生。設計計算公式（對應右圖）： 高電平時間： 低電平時間： 占 空 比： 設計最后圖形如右圖所示： 高電平時間 =250.0ms 低電平時間 =213.9ms 占 空 比 D=53.8% 頻 率 F=2.158.仿真波形以及連

5、接圖形： 如右圖所示為在Multisim2001里仿真時的實際連接電路。其中端口3為輸出端，使用的時候只要將端口3接到CLK端即可。555定時仿真結果圖形如右圖所示：分析：根據(jù)右圖分析結果，與預期結果一直，故設計正確。2主電路設計： 設計說明： 實現(xiàn)的主要功能是通過開關控制從而實現(xiàn)汽車尾燈的點亮方式。根據(jù)表1具體實現(xiàn)如下：當S2 S1 S0 =000時候汽車處于正常行駛，尾燈完全處于熄滅狀態(tài)，所以通過74138譯碼后為“11111110”不做任何處理。當S2 S1 S0 =001時候汽車左轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈的左面3個燈按照L1L1L2L1L2L3全滅L1順序循環(huán)點亮，具體實現(xiàn)是通過74138對“

6、001”譯碼為“11111101”然后通過譯碼后的低電平Y1通過一個非門控制計數(shù)器74161的ENT和ENP端開始計數(shù)，從而控制燈的點亮方式，計數(shù)范圍為0000（全滅）0001（L1點亮）0010（L1L2點亮）0011（L1L2L3點亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計數(shù)就實現(xiàn)了循環(huán)點亮的這個過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點亮這個過程所需要的時間約為0.5S*4。當S2 S1 S0 =010時候汽車右轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈右面3個燈按照R1R1R2R1R2R3全滅R1順序循環(huán)點亮，具體實現(xiàn)是通過74138對“010”譯碼為“11111011” 然后通過譯碼后

7、的低電平Y2通過一個非門控制計數(shù)器74161的ENT和ENP端開始計數(shù)，從而控制燈的點亮方式，計數(shù)范圍為0000（全滅）0001（R1點亮）0010（R1R2點亮）0011（R1R2R3點亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計數(shù)就實現(xiàn)了循環(huán)點亮的這個過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點亮這個過程所需要的時間約為0.5S*4。當S2 S1 S0 =011時候汽車處于剎車狀態(tài)或者處于檢測汽車尾燈是否正常，所以汽車的尾燈全亮，具體實現(xiàn)是通過74138對“011”譯碼為“11110111”然后通過譯碼后的低電平Y3通過一個非門直接控制所有的尾燈點亮。當S2 S1 S0

8、 =100時候汽車處于倒車狀態(tài)，倒車的時候汽車所有的尾燈按照轉(zhuǎn)彎時候的順序點亮燈。具體實現(xiàn)是通過74138對“100”譯碼為“11101111”然后通過譯碼后的低電平Y4通過一個非門控制另外一片計數(shù)器74161的ENT和ENP端開始計數(shù)，從而控制燈的點亮方式，計數(shù)范圍為0000（全滅）000（R1，L1點亮）0010（R1R2，L1L2點亮）0011（R1R2R3。L1L2L3點亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計數(shù)就實現(xiàn)了循環(huán)點亮的這個過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點亮這個過程所需要的時間約為0.5S*4。當S2 S1 S0 =101時候汽車處于晚上行

9、車狀態(tài)，此時汽車尾燈的左右兩端的最下面一個燈一直點亮即L3。R3一直處于亮的狀態(tài)。具體實現(xiàn)是通過74138對“101”譯碼為“11011111”然后通過譯碼后的低電平Y5通過一個非門直接控制L3。R3點亮。主電路的仿真： 分步仿真：1 汽車左轉(zhuǎn)彎的仿真。在Quartus II 5.0下（以下的仿真都是在這個軟件下，并且都是功能仿真）的仿真的電路圖和波形。圖2.左轉(zhuǎn)彎仿真電路圖3.左轉(zhuǎn)彎仿真波形 仿真波形分析：如圖3所示當S2 S1 S0 =001時候，L3L2 L1變化順序為：000 001 011 111 000，由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1

10、S2 S1 S0 =000的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅與實際相符合，所以正確。 .汽車左右轉(zhuǎn)彎仿真。圖4.左右轉(zhuǎn)彎仿真電路圖5.左右轉(zhuǎn)彎仿真波形波形分析：根據(jù)圖5有當S2 S1 S0 =001時候，L3L2 L1變化順序為：000 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時候，R3 R2R1變化順序為：000 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：R1R1

11、R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =000的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實際相符合，所以仿真正確。.汽車左右轉(zhuǎn)彎和剎車的仿真。圖6.汽車左右和剎車仿真電路圖7.汽車左右和剎車仿真波形波形分析：根據(jù)圖7有當S2 S1 S0 =001時候，L3L2 L1變化順序為：000 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時候，R3 R2R1變化順序為：000 001 011 111

12、000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =000的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實際相符合，所以仿真正確。 左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真。圖8.汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真電路圖9. 汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真波形波形分析：根據(jù)圖9有當S2 S1 S0 =001時候，L3L2 L1變化順序為：000 001 011 111 000，R3 R2R1=000

13、由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時候，R3 R2R1變化順序為：000 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =100的時候，R3 R2R1 ，L3 L2L1變化順序都為：000 001 011 111 000所以尾燈的點亮方式為：全滅 R1，L1 R1R2，L1L2

14、 R1R2R3。L1L2L3 全滅 S2 S1 S0 =000的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實際相符合，所以仿真正確。. 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真。圖10. 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真電路圖圖11. 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真波形波形分析：根據(jù)圖9有當S2 S1 S0 =001時候，L3L2 L1變化順序為：000 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時候，R3 R2R1變化順序為：000

15、 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時燈亮，所以尾燈的點亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。 S2 S1 S0 =011的時候，R3 R2R1 ，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。 S2 S1 S0 =100的時候，R3 R2R1 ，L3 L2L1變化順序都為：000 001 011 111 000所以尾燈的點亮方式為：全滅 R1，L1 R1R2，L1L2 R1R2R3。L1L2L3 全滅S2 S1 S0 =101的時候，R3 R2R1 ，L3 L2L1為100所以R3， L3亮。 S2 S1 S0 =000的時候，R3

16、 R2R1 ，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實際相符合，所以仿真正確。綜合以上得知此電路的設計是正確的。(二).總體設計： 1.設計的最后原理圖：圖12.總體設計的最后原理圖 2.PCB的制作利用DXP2004制作PCB板，由于先前設計的電路圖的某些器件在制作PCB時遇到問題，所以我在這里用了相同功能的器件進行替代。圖13.對應PCB的電路原理圖 圖14.制作的PCB板3D圖根據(jù)圖13得出需要的元器件清單如表2：表2.元件清單名稱規(guī)格數(shù)量譯碼器SN74LS138N1計數(shù)器DM74LS161AM2555定時器SUM5J10Y1電容若干或門DM74ls32M3非門DM74ls0

17、0N3與門DM74ls08M1二極管發(fā)光二極管6電阻1K，30K50K，12K20K若干萬用板大1五.設計總結本次設計是通過查閱各種資料和我們的討論的思考做出來的，在設計的過程中我們想用DXP2004仿真但是由于時間關系，我們掌握不了。由于學過Quartus II 5.0，于是在仿真的時候我們就想到用Quartus II 5.0仿真來替代。經(jīng)過思考后覺得由于我們的主電路都是數(shù)字電路構成的，所以完全可以由Quartus II 5.0仿真。但是對于輸入脈沖CLK的頻率較小，我們又必須設計一個頻率較小的方波源，通過網(wǎng)上查閱資料可以利用555定時器構成，于是我們又自己設計一個方波源。但是設計好方波源后我們必須仿真看是否正確，于是就用到了Multisim2001進