汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)說明書

1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 光電信息科學(xué)與工程 題 目： 汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職稱: 指導(dǎo)教師： 職稱: 201X年 X月X日 中北大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書201X/201X 學(xué)年第 一 學(xué)期學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 光電信息科學(xué)與工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 課程設(shè)計(jì)題目： 汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì) 起 迄 日 期： X月X日X月X日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 中北大學(xué) 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué)科管理部主任： 下達(dá)任務(wù)書日期: 201X年X月X日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：本課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)模擬電子技術(shù)和

2、數(shù)字電子技術(shù)課程要求，培養(yǎng)學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)用電路設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生用課程中所學(xué)的理論獨(dú)立地解決實(shí)際問題的能力。另外還培養(yǎng)學(xué)生用專業(yè)的、簡(jiǎn)潔的文字,清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：（假設(shè)汽車尾部左右各有3只指示燈，汽車正常運(yùn)行時(shí)全部熄滅；右轉(zhuǎn)時(shí)右側(cè)3只燈依次按右循環(huán)點(diǎn)亮；左轉(zhuǎn)時(shí)左側(cè)3只燈依次按左循環(huán)點(diǎn)亮；剎車時(shí)所有燈同時(shí)閃爍。）（1）掌握車燈右循環(huán)電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（2）掌握車燈左循環(huán)電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（3）掌握延時(shí)電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試，車燈循環(huán)點(diǎn)亮和閃爍時(shí)，點(diǎn)亮和

3、熄滅時(shí)間都為2秒，精度大于10%；（4）掌握狀態(tài)切換電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（5）掌握方案設(shè)計(jì)與論證；（6）掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對(duì)仿真結(jié)果的分析、總結(jié)。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：（1）提供核心器件的工作原理與應(yīng)用介紹；（2）提供用Protel99/DXP設(shè)計(jì)的電路原理圖，印刷板電路圖選做；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus等其他軟件對(duì)電路的仿真結(jié)果與分析；（4）提供符合規(guī)定要求的課程設(shè)計(jì)說明書，圖、表清晰；（5）提供參考文獻(xiàn)不少于三篇，且必須是相關(guān)的參考文獻(xiàn)。 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考

4、文獻(xiàn)：（1） 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，1998；（2） 王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001；（3） 陳汝全.電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003；（4） 畢滿清.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006；其他參考文獻(xiàn)，務(wù)必按照國標(biāo)GB771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫。5設(shè)計(jì)成果形式及要求：（1）電路原理圖，仿真結(jié)果；（2）課程設(shè)計(jì)說明書；6工作計(jì)劃及進(jìn)度：201X年 1月12日1月13日：分析課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，查找資料，初步確定方案； 1月14 日1月15日：論證、確定方案； 1月16日1月19日：電路設(shè)計(jì)、計(jì)算

5、、仿真，并完善設(shè)計(jì)與方案； 1月20日1月21日：整理資料，書寫課程設(shè)計(jì)說明書；1月22日1月23日：答辯，完善課程設(shè)計(jì)說明書。學(xué)科管理部主任審查意見： 簽字： 年 月 日 目錄摘要11 設(shè)計(jì)目的任務(wù)及要求21.1設(shè)計(jì)目的21.2 設(shè)計(jì)任務(wù)21.3 設(shè)計(jì)條件21.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求22 設(shè)計(jì)過程和電路原理32.1 方案確定與論證32.2 設(shè)計(jì)原理32.2.1 汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系32.2.2 汽車尾燈控制器功能描述32.2.3 汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖42.3 電路設(shè)計(jì)分模塊42.3.1 開關(guān)控制電路42.3.2 譯碼器電路62.3.3 三進(jìn)制循環(huán)控制電路82.3.4 時(shí)鐘電路

6、92.3.5 譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路113 電路仿真與分析123.1 電路仿真原理圖123.2 仿真電路分析163.3 總電路原理圖的PCB圖163.4 元件列表174 設(shè)計(jì)總結(jié)18參考文獻(xiàn)19汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì) 摘要本文介紹了一種設(shè)計(jì)模擬汽車尾燈工作情況電路的方法，實(shí)現(xiàn)由兩個(gè)開關(guān)控制實(shí)現(xiàn)汽車正常運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)尾燈的情況。主要闡述了通過 555 系列來制作脈沖產(chǎn)生器，任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器和譯碼器的改用等一系列方法， 以及顯示驅(qū)動(dòng)和模式控制的電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)通過發(fā)光二極管模擬汽車尾燈來實(shí)現(xiàn)了汽車在行駛時(shí)候的四種情況：正常行駛 ，左拐彎，右拐彎，緊急剎車。通過計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎時(shí)的尾

7、燈定時(shí)循環(huán)閃爍，以及剎車時(shí)尾燈的定時(shí)閃爍。關(guān)鍵詞：模式控制電路 譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路 脈沖發(fā)生電路1.設(shè)計(jì)目的任務(wù)及要求1.1設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程要求，培養(yǎng)學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)用電路設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生用課程中所學(xué)的理論獨(dú)立地解決實(shí)際問題的能力。另外還培養(yǎng)學(xué)生用專業(yè)的、簡(jiǎn)潔的文字,清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 假設(shè)汽車尾部左右各有3只指示燈，汽車正常運(yùn)行時(shí)全部熄滅；右轉(zhuǎn)時(shí)右側(cè)3只燈依次按右循環(huán)點(diǎn)亮；左轉(zhuǎn)時(shí)左側(cè)3只燈依次按左循環(huán)點(diǎn)亮；剎車時(shí)所有燈同時(shí)閃爍。1.3 設(shè)計(jì)條件 本設(shè)計(jì)是基于在學(xué)習(xí)過數(shù)字

8、電子技術(shù)基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)且在完成電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)后設(shè)計(jì)的，通過在電腦上利用各種軟件設(shè)計(jì)而成，包括Protel99SE,Proteus等設(shè)計(jì)仿真軟件。1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 假設(shè)汽車尾部左右各有3只指示燈，汽車正常運(yùn)行時(shí)全部熄滅；右轉(zhuǎn)時(shí)右側(cè)3只燈依次按右循環(huán)點(diǎn)亮；左轉(zhuǎn)時(shí)左側(cè)3只燈依次按左循環(huán)點(diǎn)亮；剎車時(shí)所有燈同時(shí)閃爍。（1）掌握車燈右循環(huán)電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（2）掌握車燈左循環(huán)電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（3）掌握延時(shí)電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試，車燈循環(huán)點(diǎn)亮和閃爍時(shí)，點(diǎn)亮和熄滅時(shí)間都為2秒，精度大于10%；（4）掌握狀態(tài)切換電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；（5）掌握方案設(shè)計(jì)與論證；（6）掌握用相關(guān)軟件進(jìn)行電

9、路圖設(shè)計(jì)、仿真，以及對(duì)仿真結(jié)果的分析、總結(jié)。2 .設(shè)計(jì)過程和電路原理2. 1 方案確定與論證 汽車尾燈控制器的常見電路形式有基于集成門電路構(gòu)成的電路系統(tǒng)和由于單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建的控制電路。由于門電路系統(tǒng)穩(wěn)定性高，結(jié)果再現(xiàn)性好，系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)相對(duì)較為容易。雖然由于其電路實(shí)現(xiàn)過程較為簡(jiǎn)單，必須根據(jù)邏輯代數(shù)規(guī)則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是汽車尾燈控制電路邏輯變量簡(jiǎn)單，狀態(tài)少，因此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用芯片少，成本也不高。 綜上考慮，選用邏輯電路搭建汽車尾燈控制電路。 2.2設(shè)計(jì)原理 2.2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系 設(shè)置兩個(gè)狀態(tài)控制變量來區(qū)分汽車尾燈的四種不同的顯示模式。假定用開關(guān)

10、S1 ,S2進(jìn)行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，如下表所示。 表21汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系 控制變量 S1 S2汽車運(yùn)行狀態(tài)左側(cè)指示燈D1 D2 D3右側(cè)指示燈D4 D5 D6 0 0正常行駛熄滅狀態(tài)熄滅狀態(tài) 0 1右轉(zhuǎn)行駛熄滅狀態(tài)按D4 D5 D6向右依次點(diǎn)亮 1 0左轉(zhuǎn)行駛按D3 D2 D1向左依次點(diǎn)亮熄滅狀態(tài) 1 1剎車左右三盞燈同時(shí)閃爍2.2.2汽車尾燈控制器功能描述在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，由于3個(gè)指示燈被循環(huán)順序點(diǎn)亮，所以可以用一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出低電平，按要求順序點(diǎn)亮3個(gè)指示燈。設(shè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用QA和QB表示，可得

11、出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關(guān)控制變量S1和S2，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)QA、QB以及時(shí)鐘脈沖CP之間關(guān)系，如下表所示（1表示點(diǎn)亮,0表示熄滅） 表 22 汽車尾燈控制器功能描述控制變量 S1 S2計(jì)數(shù)器狀態(tài)QB QA汽車尾燈D3 D2 D1D4 D5 D6 0 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 X XCP CP CPCP CP CP2.2.3汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖

12、ED顯示電路驅(qū)動(dòng)電路 根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖，示驅(qū)動(dòng)電路、尾燈狀態(tài)顯示器四部分組成，如下圖555多諧振蕩電路開關(guān)控制電路譯碼器三進(jìn)制計(jì)數(shù)器555多諧振蕩電路 圖 2-1 系統(tǒng)框圖2.3電路設(shè)計(jì)分模塊 2.3.1開關(guān)控制電路 開關(guān)S1 ,S2通過與一個(gè)電阻相連后接地，另一端接VCC,可實(shí)現(xiàn)0和1的功能輸出。然后譯碼器電路和驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與開關(guān)控制電路的輸出端相連，同時(shí)時(shí)鐘電路2的輸出又與開關(guān)控制電路的一個(gè)非門輸入端相連，達(dá)到控制尾燈閃爍的時(shí)間目的，得到如表 5-2-2所示的邏輯功能 圖2-2開關(guān)控制電路圖開關(guān)控制電路中所用到的芯片如下 圖2-3 7

13、4LS86邏輯符號(hào)和引腳圖74LS86是四2輸入異或門芯片，即Y=AB=真值表如下 表2-3 74LS86真值表輸入輸出ABY00001110111074LS04芯片是六非門，即Y=, 其引腳圖和真值表如下 表2-4 74LS04真值表輸入輸出AY1001 圖2-4 74LS04芯片引腳圖74LS10芯片是三輸入與非門，即Y=,其引腳圖和真值表如下(X為高低電平都可)表2-5 74LS10真值表 輸入輸出ABCYXX01X0X10XX11110 圖2-5 74LS10芯片引腳圖2.3.2譯碼器電路 通過兩個(gè)開關(guān)的斷開與閉合來實(shí)現(xiàn)四種功能的切換，三進(jìn)制循環(huán)電路的輸出端QA ,QB與74LS138

14、輸入端相連，同時(shí)QA ,QB輸出端又通過與非門輸入161的端，從而三八譯碼器74LS138可將三進(jìn)制碼的三種狀態(tài)循環(huán)對(duì)應(yīng)輸出。 圖2-5 譯碼器電路圖譯碼器電路所用的芯片如下74LS138是三八譯碼器，其引腳圖和功能圖如下 表2-6 74LS138功能表輸入輸出 0 X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

15、0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 圖2-6 74LS138引腳圖2.3.3三進(jìn)制循環(huán)控制電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可用觸發(fā)器級(jí)聯(lián)構(gòu)成也可由集成計(jì)數(shù)器改造，考慮到直接用計(jì)數(shù)器改比用觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此設(shè)計(jì)中我們選用四二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161來改成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS161芯片的引腳圖和功能表如下 表2-8 74LS161功能表清零使能置數(shù)時(shí)鐘數(shù)據(jù)輸出 CPD C B AQD QC QB QA0X XXXX X X X 0 0 0 01X

16、X0d c b a D c b a1111X X X X計(jì)數(shù)1011XX X X X保持1X01XX X X X保持（=0） 圖2-7 74LS161 引腳圖 由以上74LS161的功能表可知當(dāng),把QA與QB輸入與非門，輸出端接在端，即可以通過反饋清零的方法做出三進(jìn)制計(jì)數(shù)器即QA與QB實(shí)現(xiàn)01-1000的循環(huán)，其電路結(jié)構(gòu)如下圖  圖2-8三進(jìn)制循環(huán)控制電路圖2.3.4時(shí)鐘電路 由于此控制電路對(duì)秒脈沖的精度要求不高，所以選擇用NE555構(gòu)成的多諧振蕩器作為脈沖電路，其原理圖如下 圖2-9 時(shí)鐘電路圖 經(jīng)計(jì)算，C1=C3=0.01uf,C2=C4=100uf,R7=R9=100，R8=1

17、3K,R10=26K555定時(shí)器的引腳圖和功能表如下 表2-9 555定時(shí)器功能表輸入輸出THDOUTXX00導(dǎo)通<<11截止>>10導(dǎo)通<>1不變不變 圖2-10 555定時(shí)器引腳圖 2.3.5譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路 圖2-11 LED顯示驅(qū)動(dòng)電路圖 該電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈亮。3 電路仿真與分析3.1電路仿真原理圖 圖3-1 電路仿真原理圖 圖3-2 正常行駛時(shí)仿真圖 圖3-3 左轉(zhuǎn)彎時(shí)仿真圖1 圖3-4 左轉(zhuǎn)彎時(shí)仿真圖2 圖3-5 左轉(zhuǎn)彎時(shí)仿真圖3 圖

18、3-6 右轉(zhuǎn)彎時(shí)仿真圖1 圖3-7 右轉(zhuǎn)彎時(shí)仿真圖2 圖3-8 右轉(zhuǎn)彎時(shí)仿真圖3 圖3-9 剎車時(shí)仿真圖1圖3-10 剎車時(shí)仿真圖23.2仿真電路分析該電路只用邏輯門構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好。由NE555產(chǎn)生的脈沖讓三 進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)，開關(guān)控制輸入的高低電平進(jìn)而控制譯碼器的輸出，與此同時(shí)開關(guān)還控制作用于二極管的電平，通過二極管的工作來模仿汽車尾燈在四種情況下的工作3.3總電路原路圖的PCB圖 圖3-11 PCB圖3.4元件列表元件名數(shù)量元件名數(shù)量74LS1381發(fā)光二極管674LS1611開關(guān)274LS041導(dǎo)線若干74LS001電阻6個(gè)200，2個(gè)10K，2個(gè)100，1個(gè)1

19、3K,1個(gè)26K74LS082電容2個(gè)0.01uf2個(gè)100uf74LS10174LS861555定時(shí)器24.設(shè)計(jì)總結(jié) 從拿到題目開始，我們小組就開始投入到忙碌緊張的準(zhǔn)備工作中，從查資料到任務(wù)的分配，我們都有條不紊的進(jìn)行著。剛開始拿到題目以為這個(gè)題目會(huì)很簡(jiǎn)單，可是在我們后來的具體設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)很多東西不是我們想象的那么容易。從最初的設(shè)計(jì)到最后的軟件仿真，我遇到了很多困難。開始我并不會(huì)用Proteus軟件，但經(jīng)過向舍友學(xué)習(xí)，看有關(guān)書籍以及向別的同學(xué)虛心請(qǐng)教，到后來還是學(xué)會(huì)了Proteus的基本操作。  數(shù)字邏輯是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進(jìn)行數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)是我們理論聯(lián)系實(shí)際的最好途徑，將書本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問題中去，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)。  看到設(shè)計(jì)題目后，首先要分析汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，然后對(duì)