數(shù)字電路汽車尾燈課程設(shè)計實驗報告

《數(shù)字邏輯電路設(shè)計》課程設(shè)計總結(jié)報告題目：汽車尾燈控制電路指導(dǎo)教師：莫琳設(shè)計人員：李璧江學(xué)號級：電信132班日期：2015.5.10目錄一 緒論 21.1課題研究背景及意義 2二 設(shè)計任務(wù)書 32.1任務(wù)內(nèi)容 32.2任務(wù)要求 32.3設(shè)計的一般方法及提示 4三 設(shè)計框圖及整機概述 4四 各單元電路的設(shè)計方案及原理說明 54.1開關(guān)控制電路的設(shè)計 54.2尾燈的循環(huán)亮設(shè)計 54.3尾燈閃爍的設(shè)計 6五 調(diào)試過程及結(jié)果分析 75.1開關(guān)控制電路的調(diào)試 75.2尾燈循環(huán)亮的調(diào)試 75.3尾燈閃爍的調(diào)試 7六 設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會 86.1設(shè)計仿真電路過程中的體會 86.2焊接電路過程中的體會 9七 對本次課程設(shè)計的意見及建議 10八 附錄 118.1元器件清單 118.2整機邏輯電路圖及焊接成果圖 12緒論1.1課題研究背景及意義在現(xiàn)代社會中，汽車已成為不可缺少的交通工具，其不單單是一種代步工具，還是一種社會生活水平的象征。但是，汽車在帶給我們方便的同時，也帶來了大量的交通事故。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，大量事故都是在幾條道路的轉(zhuǎn)彎處發(fā)生或是因為前面的車輛突然間剎車，后面的車輛沒有及時注意等情況下發(fā)生的，所以汽車尾燈作為一種警示燈，其重要性就體現(xiàn)出來了。老式汽車尾燈通?；趥鹘y(tǒng)的機械和純電路的控制方式，完全取決于尾燈系統(tǒng)所采用的硬件來保證它的正常工作，一旦電路老化或者因為機械振動而引起的接觸問題以及機械元件變形將不能及時觸發(fā)電路電源開關(guān)，從而導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障，這類問題是經(jīng)常發(fā)生的，而除了選用更好的硬件系統(tǒng)元件外幾乎沒有別的可靠的方法來避免這類故障的發(fā)生，于是，選用智能型的元件來進行系統(tǒng)的設(shè)計，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控制性是非常必要且有重要意義的。設(shè)計任務(wù)書2.1任務(wù)內(nèi)容任務(wù)：汽車尾燈控制電路（電路板實現(xiàn)）基本設(shè)計要求：仿真實現(xiàn)，汽車尾部左右兩側(cè)各有4個指示燈。當(dāng)接通左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車和正常行駛時，指示燈按照指定要求閃爍。汽車尾燈控制電路設(shè)計要求為：假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有4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)4個指示燈按右循環(huán)順序點亮;(3)左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)4個指示燈按左循環(huán)順序點亮;(4)臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。用2-3個開關(guān)控制指示燈的點亮狀態(tài)。2.2任務(wù)要求復(fù)習(xí)仿真軟件的使用方法，復(fù)習(xí)數(shù)字電路課本的內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，設(shè)計、實現(xiàn)仿真電路。在電腦上模擬完成顯示電路，電路板布線硬件一人一組獨立完成。2.3設(shè)計的一般方法及提示1．

數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時鐘電路、脈沖產(chǎn)生電路和電源。2．

對于復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)，由整體到局部進行組合，由局部到整體進行設(shè)計。3．

步驟如下：A 充分了解設(shè)計要求，明確系統(tǒng)的要求，功能與指標(biāo)。B確定總體設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)原理圖，分解系統(tǒng)，確定不同功能方框間的信號的邏輯與時序關(guān)系。C畫出單元電路圖并進行電路仿真。選擇合適的數(shù)字器件，利用EWB電路仿真軟件進行仿真測試。D深入分析，測試單元電路，進行電路修改，以獲取最佳設(shè)計方案。E連接各單元電路，完成整體設(shè)計。F進行系統(tǒng)整體仿真。設(shè)計框圖及整機概述開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路發(fā)光二極管驅(qū)動電路左驅(qū)動電路右發(fā)光二極管驅(qū)動電路左驅(qū)動電路右各單元電路的設(shè)計方案及原理說明4.1開關(guān)控制電路的設(shè)計開關(guān)控制S1S0運行狀態(tài)左尾燈右尾燈00正常行駛燈滅燈滅01右轉(zhuǎn)燈滅右循環(huán)亮10左轉(zhuǎn)左循環(huán)亮燈滅11剎車閃爍閃爍使用2個開關(guān)便可以有4個狀態(tài)00,10,01,11然後經(jīng)過基本的與門和非門選通就可以選出這四個狀態(tài)來分別控制不同的功能。4.2尾燈的循環(huán)亮設(shè)計循環(huán)亮設(shè)計首先我想到的就是使用移位寄存器，移位寄存器能夠輕松的完成循環(huán)操作。分析所學(xué)過的電路，74ls194芯片算是比較常用的。將194的四個輸出端QdQcQbQa分別接四個二極管燈然后連接一個電阻保護電路后接地。S1S0能夠進行左移和右移的操作。兩邊的194S1和S0都連接對應(yīng)的開關(guān)編號即可。SRSL為選通端左邊那一片194SrSl在10狀態(tài)時給高電平，右邊那一邊194SrSl在01狀態(tài)時給高電平，把剛剛開關(guān)控制電路選通好狀態(tài)接連出來即可?，F(xiàn)在已經(jīng)可以進行左移和右移亮燈了但是還是不能夠循環(huán)，要循環(huán)就必須置零。能控制在幾個狀態(tài)后置零的器件計數(shù)器最為合適不過了。接一個6進制的74ls160計數(shù)器，并把置零輸入同時接到194的置零端，194和160的脈沖是同一個脈沖，否則可能會導(dǎo)致狀態(tài)不一致而使燈不能正常亮滅。4.3尾燈閃爍的設(shè)計當(dāng)S1和S0同時為11狀態(tài)的時候194是并行輸出的，這樣非常有利于我們對他進行閃爍處理，我們只要將兩片194的輸入端QdQcQbQa分別接上一個脈沖就可以讓燈不停的閃爍了。因為計數(shù)器QA的輸出端就是一個一直01跳變的脈沖，所以只需要將QA接與非門再接到兩片194的所有輸入端QdQcQbQa即可。調(diào)試過程及結(jié)果分析5.1開關(guān)控制電路的調(diào)試由于這一部分比較簡單，只有基本的邏輯連接所以并沒有發(fā)生錯誤遍調(diào)試成功了。5.2尾燈循環(huán)亮的調(diào)試一開始進行循環(huán)亮調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)左邊的尾燈是右循環(huán)亮而右邊的尾燈是左循環(huán)亮，與要求不符合，這顯然是S0S1的控制出現(xiàn)的差錯。查閱數(shù)字電路書后，的確是S1S0為01的時候是左移，分析后發(fā)現(xiàn)原來輸出端的Qd是在左邊的，所以本來是左移的操作變成了右移，如果改動QdQcQbQa所連接的燈會使線路太亂，于是決定改變S1S0的控制端，讓左移的時候S1S0為10狀態(tài)即可，修改后燈便能夠正常的循環(huán)了。5.3尾燈閃爍的調(diào)試由前面的分析已經(jīng)知曉，在S1S0為11時，QaQbQcQd只要接上脈沖即可，于是我便直接把脈沖輸入引了過來，仿真后發(fā)現(xiàn)燈卻不能正常的閃爍，我一開始以為是邏輯的問題，但是轉(zhuǎn)念一想，如果直接把脈沖接過來的話，因為和194的輸入脈沖是同一個脈沖，所以當(dāng)194脈沖為高電平的時候QaQbQcQd此時也全為高電平，導(dǎo)致輸入沒有0狀態(tài)，要讓194輸入脈沖為高電平的時候，QaQbQcQd要有1到0的變化，而不能一直為1，所以我就想到將QA接過來，這樣就有了0和1的相互轉(zhuǎn)化，修改好后再次仿真，發(fā)現(xiàn)計數(shù)器的一個循環(huán)里面，有2個狀態(tài)沒有發(fā)生跳變，因為觸發(fā)器的延遲和鎖存作用，使得只有在計數(shù)器為偶數(shù)的時候燈亮，和奇數(shù)的時候燈不亮。這樣就使得4到0,0到1這兩個狀態(tài)都不能亮，將QA接一個非門再接到QaQbQcQd輸入端嘗試解決這個問題，接非門后就是計數(shù)器讀書為奇數(shù)時亮，偶數(shù)不亮，這樣在3到4,4到0還是有2個狀態(tài)不亮。一番糾結(jié)，于是將計數(shù)器改為6進制的計數(shù)器，這樣一來，尾燈的閃爍就不會出現(xiàn)停頓的狀態(tài)了，但導(dǎo)致了尾燈循環(huán)亮不能及時置零，魚和熊掌不可兼得，只能暫時這樣處理，至今還沒有想到更好的辦法。設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會6.1設(shè)計仿真電路過程中的體會有了紅綠燈課程設(shè)計的經(jīng)驗，設(shè)計汽車尾燈電路時便顯得相對比較容易也更加細(xì)心了，出現(xiàn)的錯誤能夠及時的矯正，也避免了低級錯誤的發(fā)生。其實我一開始的設(shè)計電路并不是這樣，一開始我的設(shè)計如下圖?？雌饋聿⒉粡?fù)雜，但是所用的與門，或門，非門的數(shù)量相比之下增加了很多，大大加大了我焊接的難度，一個或門的芯片只有4個2腳的或門，這樣一個電路意味著光或門的芯片我就需要3塊，工作量大大增加。所以在設(shè)計電路的時候，一定要使布線足夠的清晰，邏輯越簡單，所用的芯片越少越好，于是我對電路進行了優(yōu)化設(shè)計，有了上面我所介紹的版本。6.2焊接電路過程中的體會在大一下學(xué)期由于換班的問題，錯過了電子工藝實習(xí)和實訓(xùn)課程這次的焊接是我人生中的第一次焊接。一開始狠生疏，焊點上的焊錫太多，而且沒有光澤，或者又太少沒有包裹完整個銅片，然而這并沒有打擊我的積極性，于是我一邊吸掉焊得不好的點一邊繼續(xù)下去，在同學(xué)的幫助下我漸漸掌握了方法，焊點越來越小，不再是一團一團的形狀了，這也使我信心大增。焊接所用的開關(guān)是一個單刀雙擲的開關(guān)，與我仿真所用的開關(guān)并不一樣，在查閱資料和同學(xué)的幫助下正確的焊上了開關(guān)，最終懷著激動的心情完成了這一塊電路板的基本部分。在調(diào)試的時候，沒想到的燈卻一個都不亮，經(jīng)過萬用表的測量才知道原來是我的燈正負(fù)極接反或者之前在檢測的時候電壓過大而燒壞，重新?lián)Q了一批燈后檢測，沒想到的是一次就成功了，也許是上天對我的照顧吧。通過這次焊接實際操作的訓(xùn)練，讓我掌握了焊接的基本原理和基本技巧，也知道的布局和布線的重要性，看了學(xué)長焊接的和自己焊接相比，我還有很大的差距，布線方面還是比較亂，有一些線不夠直，之前為了減少線路，將160接為8進制的，這樣可以少連一個與門，但是循環(huán)亮功能的時候停留時間太長，于是我又進行了修改，最終改為了6進制的計數(shù)器，這樣我的電路板也就焊接完成了。相對來說，這次的焊接成果我還是比較滿意的，雖然不是最好，但是我相信我下次能做的更好。對本次課程設(shè)計的意見及建議課程設(shè)計完成的時間有限，由于這學(xué)期課業(yè)也比較繁重，課余時間需要花掉時間完成作業(yè)或者消化一下這學(xué)期新學(xué)習(xí)的知識，課程設(shè)計的占用了比較多的課余時間，由于時間緊迫，就沒有時間去把細(xì)節(jié)部分再想一想，或者再完善電路圖使它更美觀更簡潔，留下的一些問題也沒有得到解決。對課程設(shè)計的一些建議就是安排的時間可以安排在暑假或者寒假上，這樣我們有足夠的時間去分析和操作，當(dāng)然布置的題目也