數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計---汽車尾燈控制電路的設(shè)計

1、揚州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計題 目： 汽車尾燈控制電路的設(shè)計 課 程： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣 學(xué) 號： 7 姓 名： 季利明 指導(dǎo)教師： 年漪蓓 蔣步軍 完成日期： .9 總 目 錄第一部分：任務(wù)書 第二部分：課程設(shè)計報告第三部分：設(shè)計圖紙第 一 部 分任務(wù)書一、課程設(shè)計的目的 本課程是在學(xué)完數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)實驗之后，集中一周時間，進行的復(fù)雜程度較高、綜合性較強的設(shè)計課題的實踐環(huán)節(jié)，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達到以下目的： 1. 使學(xué)生進一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和綜合分析問題、解決問題的能力； 2. 使學(xué)

2、生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰Γ?3. 熟悉并學(xué)會選用電子元器件，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計的要求1. 設(shè)計時要綜合考慮實用、經(jīng)濟并滿足性能指標要求；2. 必須獨立完成設(shè)計課題； 3. 合理選用元器件； 4. 按時完成設(shè)計任務(wù)并提交設(shè)計報告。 三、課程設(shè)計進度安排1、方案設(shè)計；(半天)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的技術(shù)指導(dǎo)和條件，進行調(diào)查研究、查閱參考文獻，進行反復(fù)比較和可行性論證，確定出方案電路，畫出主要單元電路，數(shù)據(jù)通道，輸入、輸出及重要控制信號概貌的框圖。2、 電路設(shè)計：(一天)根據(jù)方案設(shè)計框圖，并畫出詳細的邏輯圖3、 裝配圖設(shè)計：(半

3、天)根據(jù)給定的元器件，結(jié)合邏輯圖，設(shè)計出電路制作的具體裝配圖(即繪出組件數(shù)量，管腳號以及器件布置的實際位置)。同時配以必要的文字說明。4、 電路制作：(兩天)對選定的設(shè)計，按裝配圖進行裝配，調(diào)試實驗。5、 總結(jié)鑒定：(一天)考核樣機是否全面達到現(xiàn)定的技術(shù)指標，能否長期可靠地工作，并寫出設(shè)計總結(jié)報告。四、設(shè)計題目及內(nèi)容汽車尾燈控制電路（1）、用發(fā)光二極管模擬汽車尾部左右兩側(cè)6個指示燈（汽車每側(cè)三個燈），用兩個撥動式（乒乓）開關(guān)作為左右轉(zhuǎn)彎信號源； （2）、汽車正常運行時指示燈全滅；右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮；左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈按做循環(huán)順序點亮；（3）、用一個開關(guān)模擬腳踏制動器

4、，臨時剎車時所有指示燈同時點亮；如果兩個乒乓開關(guān)都被接通，說明駕駛員是一個外行，緊急閃爍器起作用。五、設(shè)計要求1、 用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計出所要求的電路；2、 在EDA編程實驗系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真；3、 寫出設(shè)計、調(diào)試、總結(jié)報告。六 、使用儀器設(shè)備1、 穩(wěn)壓電源(±5V)；2、 實驗電路箱；3、 示波器；4、 PC機（裝有Multisim軟件）。第 二 部 分課程設(shè)計報告目 錄1 設(shè)計任務(wù)及要求.（7）2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案.（8）2.1 總體設(shè)計方案.（8）2.2 方案特點.（8）3 控制電路設(shè)計.（10） 3.1 控制電路工作原理.（10） 3.2 參數(shù)計算.（10）3.

5、3 器件選型.（10）4 振蕩電路設(shè)計.（11） 4.1 振蕩電路工作原理.（11） 4.2 參數(shù)計算.（12）4.3 器件選型.（12）5 計數(shù)電路設(shè)計.（13） 5.1 計數(shù)電路工作原理.（13） 5.2 器件選型.（13）6 譯碼顯示電路設(shè)計.（14） 6.1 譯碼顯示電路工作原理.（14） 6.2 器件選型.（14）7 系統(tǒng)總體電路設(shè)計.（15） 7.1 系統(tǒng)總體電路. . .（15） 7.2 電路說明.（15）8 電路調(diào)試.（16） 9 改進意見及收獲體會.（19）10 器件明細清單.（20） 參考文獻.（21）1設(shè)計任務(wù)及要求1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個汽車尾燈控制電路，要求能根據(jù)汽車運

6、行情況來控制汽車尾部左右兩側(cè)各有三個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。1. 汽車正常運行時指示燈全滅；2. 右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)點亮；3. 左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)點亮；4. 臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。 1.2設(shè)計要求1、 用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計出所要求的電路；2、 在EDA編程實驗系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真；3、 寫出設(shè)計、調(diào)試、總結(jié)報告。 2系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1總體設(shè)計方案該電路由五部分組成：秒脈沖電路，開關(guān)控制電路，顯示、驅(qū)動電路，譯碼電路，三進制計數(shù)電路。系統(tǒng)框圖如下：2.2方案特點區(qū)分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，設(shè)置2個狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)S1和S0進行

7、顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系，如圖所示：表1：汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)開關(guān)控制運行狀態(tài)左尾燈右尾燈S1 S0D4D5D6D1D2D30 0正常運行燈亮燈亮0 1右轉(zhuǎn)彎燈滅按D1D2D3順序循環(huán)點亮1 0左轉(zhuǎn)彎按D4D5D6順序循環(huán)點亮燈滅1 1臨時剎車所有尾燈隨時鐘CP同時閃爍 由于汽車左右拐彎時，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。由此得出在每種運行狀態(tài)下，各個指示燈與給定的條件（S1,S0,CP,Q1,Q2）的關(guān)系，即邏輯功能表如圖所示（表中0表示燈滅狀態(tài)，1表示燈亮狀態(tài)）。表2：邏輯功能表開關(guān)控制三進制計數(shù)

8、器六個指示燈S1 S0Q1 Q0D6 D5 D4D1 D2 D30 0X X0 0 00 0 00 10 00 0 01 0 00 10 0 00 0 11 00 0 00 1 01 00 00 0 10 0 00 10 1 00 0 01 01 0 00 0 01 1X XCP CP CPCP CP CP 3控制電路設(shè)計3.1控制電路工作原理該電路為組合電路，設(shè)74LS138和顯示驅(qū)動電路的使能控制信號分別為G和A，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（S1、S0、CP）的真值表，如表3所示，由此表經(jīng)過整理得邏輯表達式為：S1·S0S1·S0（S1·S

9、0）S1·S0·CP表3開關(guān)控制CP使能信號S1 S0G A0 0X0 10 1X1 11 0 X1 11 1CP 0 CP3.2參數(shù)計算 U17A74LS00DU18A74LS00DU19A74LS04D31U20A74LS86DS1Key = B S0Key = A R7200¦¸R8200¦¸VCC5VVCC5VVCCVCCU21A74LS10D3334003573.3器件選型1、四2輸入與非門 ；2、六反向器 ；3、四2輸入異或門 ；4、5、歐電阻兩個；6、+5V直流電源，開關(guān)兩個。4 振蕩電路設(shè)計4.1振蕩電路工作原理采用定

10、時器設(shè)計的多諧振蕩器在數(shù)字電路中,常常需要一種不需外加觸發(fā)脈沖就能夠產(chǎn)生具有一定頻率和幅度的矩形波的電路。由于矩形波中除基波外,還含有豐富的高次諧波成分,因此我們稱這種電路為多諧振蕩器。它常常用作脈沖信號源。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài),只具有兩個暫穩(wěn)態(tài),在自身因素的作用下,電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換。 電路組成及其工作原理：圖16用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖12為555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對C充電。當uc上升到2VCC/3時，uo=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對C充電。如

11、此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。設(shè)計說明：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(shè)計的時候是采用的555定時器設(shè)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(yīng)的動作從而避免交通事故的發(fā)生。4.2參數(shù)計算高電平時間： =250.0ms低電平時間： =213.9ms占 空 比： =53.8%4.3器件選型 1、定時器；2、1.4千歐；3、0.172，0.

12、01。 5 計數(shù)電路設(shè)計5.1計數(shù)電路工作原理采用74LS161設(shè)計三進制計數(shù)器，用同步反饋置數(shù)法設(shè)計電路。 5.2器件選型 1、四2輸入與非門 74LS00D；2、4位二進制可預(yù)置同步計數(shù)器 74LS161D。 6 譯碼顯示電路設(shè)計6.1譯碼顯示電路工作原理汽車尾燈控制電路如下圖所示，其顯示驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管構(gòu)成；譯碼電路由38線譯碼器74LSl38和6個與門構(gòu)成。74LSl38的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進制計數(shù)器的輸出端。當S10，使能信號A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，74LSl38對應(yīng)的輸出端、依次為0有效(、信號為“1”無效

13、)，反相器G1G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1D2D3按順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S11，則74LSl38對應(yīng)的輸出端、依次為0有效，即反相器G4G6的輸出端依次為0，故指示燈D4D5D6按順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當G0，A=1時，74LSl38的輸出端全為1，G6G1的輸出端也全為1，指示燈全滅；當G0，ACP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。6.2器件選型1、歐；2、LED12；3、個74LS04D；4、個74LS00D；5、74LS138D一片。 7系統(tǒng)總體電路設(shè)計7.1系統(tǒng)總體電路 7.2 電路說明將電路分為以下幾部分：    首先，通過

14、555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。    其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。    最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過6個與非門，6個非門以及74LS10提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。 8電路調(diào)試 (1)開關(guān)S斷開S0閉合：汽車左轉(zhuǎn)彎 左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮； (2

15、)開關(guān)S1閉合S0斷開：汽車右轉(zhuǎn)彎右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮；（3）開關(guān)S1，S0均閉合：汽車左右側(cè)尾燈同時閃爍點亮。9改進意見及收獲體會9.1改進意見 在開關(guān)動作時，由于機械開關(guān)的接觸動作，往往在幾十微秒內(nèi)電壓會出現(xiàn)多次抖動，可在機械開關(guān)與被驅(qū)動電路間接入一個基本RS觸發(fā)器，如下圖所示。 9.2收獲體會為期一周的數(shù)電課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，我也成功的做出了一個汽車尾燈控制電路，效果非常不錯。通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。 要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅韌的毅力。在選擇方案時，我仔細比較分析各種方案的原理以及可行性，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，最終確定整個方

16、案，使整個電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復(fù)實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設(shè)計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因。我在做課程設(shè)計的同時也是對課本知識的鞏固和加強，在這次課程設(shè)計過程中，我了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。實踐是檢驗真理的唯一標準，通過動手實踐讓我們對各個元件印象深刻。 總體來說，這次實習(xí)我受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設(shè)計的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂

17、。這次課程設(shè)計終于順利完成了，其成功離不開老師的幫助與指導(dǎo)。在此，特向兩位指導(dǎo)老師表示忠心的感謝！ 10器件明細清單 器件名稱型號二輸入四與非門74LS00四輸入雙與非門74LS203線8線譯碼器74LS138八線驅(qū)動器74LS244石英晶體32768HZ發(fā)光二極管BS207六反相器74LS04電阻1OK電容10導(dǎo)線參 考 文 獻 1 閻石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）北京：高教出版社， 20002 童詩白、華成英主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）北京：高等教育出版社， 20003 于衛(wèi)、蔡鈞等主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗實驗指導(dǎo)書20104.屠其非LED用于汽車尾燈的展望光源與照明20015.路勇主編電子電路實驗及仿真北京 清華大學(xué)出版