數(shù)電課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

目錄汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指標(biāo)…….......................3

設(shè)計(jì)指標(biāo)…………....…3

第二章系統(tǒng)概述……......................3設(shè)計(jì)思想………….3可行性論證……………...............5各功能的組成……………………..5總體工作過程……………………..5

第三章單元電路設(shè)計(jì)與分析…………….................6各單元電路的選擇………………..6設(shè)計(jì)及工作原理分析…………..…9

第四章電路的組構(gòu)與調(diào)試…………………............9

4.1遇到的主要問題………………....9

4.2現(xiàn)象記錄及原因分析…………....9

4.3解決措施及效果…………………9

4.4功能的測試方法、步驟、設(shè)備、記錄的數(shù)據(jù)…..9

第五章完畢語…………………….......9對設(shè)計(jì)題目的結(jié)論性意見及進(jìn)一步改良的意向說明…………..9

5.2總結(jié)設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)………….9

附圖(電路圖、電路總圖)…………….11參考文獻(xiàn)……………....11第一局部：汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指標(biāo)用6個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車尾部左、右兩側(cè)的3個(gè)尾燈，用開關(guān)模擬左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、倒車和檢查控制。當(dāng)汽車處于左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，左側(cè)或右側(cè)的3個(gè)汽車尾燈按照左循環(huán)或有循環(huán)的順序以1Hz的頻率依次輪流點(diǎn)亮。當(dāng)剎車鍵按下時(shí)，汽車所有的尾燈同時(shí)長亮。當(dāng)?shù)管囨I按下時(shí)，汽車所有的尾燈以1Hz的頻率閃爍，同時(shí)蜂鳴器以0.5s響、0.5秒停的方式鳴響。4個(gè)按鍵優(yōu)先級(jí)別最高為倒車。假設(shè)轉(zhuǎn)彎鍵和剎車鍵同時(shí)按下，轉(zhuǎn)彎側(cè)的燈輪流循環(huán)亮，另一側(cè)的燈長亮。假設(shè)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)按鍵同時(shí)按下，做剎車處理。系統(tǒng)概述設(shè)計(jì)思想分析設(shè)計(jì)要求可知，電路主要根據(jù)三個(gè)按鍵對兩組6個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)展控制。發(fā)光二極管的點(diǎn)亮模式有3種：循環(huán)輪流點(diǎn)亮，閃爍，長亮。發(fā)光二極管循環(huán)輪流點(diǎn)亮采用的是計(jì)數(shù)器控制譯碼器實(shí)現(xiàn)電路，閃爍點(diǎn)亮和蜂鳴器鳴響采用的是一定頻率的脈沖信號(hào)控制。左右兩組尾燈模式對稱，所以采用的是一樣的模式控制。每組尾燈有3路輸出，采用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制2—4譯碼器74139m實(shí)現(xiàn)，74139m為高電平有效。當(dāng)使能無效時(shí)，74139m的4個(gè)輸出都為高電平；使能有效時(shí)，根據(jù)譯碼器輸入B、A的碼值i輸出Yi為低電平。由表可見，采用74149m輸出Y0—Y2方向后控制3個(gè)尾燈，當(dāng)時(shí)能G有效時(shí)，可有計(jì)數(shù)器控制譯碼器輸入B、A按“00〞“01〞“10〞狀態(tài)變化，則3個(gè)尾燈輪流依次點(diǎn)亮。假設(shè)使能G無效，譯碼器輸出全為高電平，可采用邏輯門控制發(fā)光二極管全亮或由倒車鍵選通脈沖信號(hào)控制發(fā)光二極管。74139m邏輯功能表如圖2-6-1所示。表2-6-12—4譯碼器74139m功能表輸入GBA輸出Y0Y1Y2Y3L**HHHHHLLLHHHHLHHLHHHHLHHLHHHHHHHL采用20Hz至20KHz的音頻脈沖信號(hào)控制蜂鳴器，可以使蜂鳴器鳴響，信號(hào)頻率越高，音調(diào)越高。本設(shè)計(jì)在倒車時(shí)，蜂鳴器以0.5秒間隔鳴響，可以在剎車鍵按下時(shí)，通過邏輯門控制產(chǎn)生如圖2-6-1的脈沖信號(hào)波形驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，尾燈控制參考設(shè)計(jì)方案原理框圖如圖2-6-2所示。圖2-6-1倒車時(shí)蜂鳴器控制波形圖2-6-2尾燈控制參考設(shè)計(jì)方案原理框圖圖2-6-3汽車尾燈控制電路狀態(tài)表可行性論證在汽車運(yùn)行的過程中，駕駛司機(jī)通過尾燈通知后繼車輛本人的意圖，對于維持正常的交通次序，保障人生平安具有極其重要的意義。所以設(shè)計(jì)出一個(gè)更加科學(xué)，實(shí)際化的尾燈電路控制系統(tǒng)是十分有必要的。下面從2個(gè)方面論述本設(shè)計(jì)的可行性。用按鍵控制4種狀態(tài)，使司機(jī)在應(yīng)急狀態(tài)能夠以最快速度通知其他司機(jī)自己的行車意圖。防止了腳踩剎車時(shí)的反響滯后；轉(zhuǎn)彎時(shí)左右循環(huán)，讓后繼車輛更加清晰明白前行車輛的意圖，防止視覺失誤；設(shè)計(jì)時(shí)還考慮優(yōu)先級(jí)，最高級(jí)別為倒車，轉(zhuǎn)彎鍵和剎車鍵同時(shí)按下，轉(zhuǎn)彎側(cè)循環(huán)亮，另一側(cè)燈長亮。假設(shè)同時(shí)按下左右轉(zhuǎn)彎鍵做剎車處理。優(yōu)先級(jí)別的設(shè)計(jì)更人性化的考慮了各種駕駛時(shí)情況的變化。設(shè)計(jì)電路簡單易于實(shí)現(xiàn)，適合于投入生產(chǎn)。整個(gè)設(shè)計(jì)采用7個(gè)7490級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)8分頻，再用一個(gè)7490和一個(gè)與門實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)，兩個(gè)74139m譯碼器分別控制左右循環(huán)，邏輯控制則采用門電路實(shí)現(xiàn)，不存在不可操作局部。電路的設(shè)計(jì)利用QuartusⅡ繪圖，分析綜合后下載到LP-2900裝置上，通過編相應(yīng)的引腳，實(shí)現(xiàn)效果。綜上，本設(shè)計(jì)方案是可行的。各功能的組成分頻器采用7490芯片實(shí)現(xiàn)。用7個(gè)7490實(shí)現(xiàn)10MHz-1Hz共八個(gè)10倍分頻，得到1KHz和1Hz的信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)不同頻率信號(hào)的輸入。倒車時(shí)需要交替選擇1KHz和1Hz頻率，可以用分頻器實(shí)現(xiàn)。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器采用7490進(jìn)展三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)，用異步清零使其變?yōu)槿M(jìn)制計(jì)數(shù)器。QB、QC為輸出，00,01,10；復(fù)位信號(hào)為11，用于控制譯碼器的兩個(gè)輸入，使左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)循環(huán)點(diǎn)亮。譯碼器采用74139m，其中一個(gè)譯碼器的使能端控制左循環(huán)的邏輯信號(hào)控制，另一個(gè)譯碼器額使能端控制右循環(huán)的的邏輯信號(hào)控制。邏輯控制局部則實(shí)現(xiàn)左邊長亮電路、右邊長亮電路、左邊循環(huán)點(diǎn)亮電路、右邊循環(huán)點(diǎn)亮電路和蜂鳴器的選擇。FPGA開發(fā)裝置用于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，D區(qū)的發(fā)光二極管L13-L15、L20-L22作為左、右兩組尾燈。C區(qū)的蜂鳴器實(shí)現(xiàn)倒車控制。整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)4個(gè)功能，分別是左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、倒車。左、右對稱，以左轉(zhuǎn)為例：有分頻器，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼器，非門，與門，LED燈組成；剎車由與門，或門組成；倒車由分頻器和與門實(shí)現(xiàn)?？傮w工作過程左循環(huán)鍵按下時(shí)，分頻器選擇1Hz頻率，計(jì)數(shù)器輸出控制左循環(huán)譯碼器，循環(huán)點(diǎn)亮三個(gè)燈；右循環(huán)鍵按下時(shí)，分頻器選擇1Hz頻率，計(jì)數(shù)器輸出控制右循環(huán)譯碼器，循環(huán)點(diǎn)亮三個(gè)燈；剎車鍵按下時(shí)時(shí)不選擇頻率，直接輸入電平，六個(gè)燈同時(shí)長亮；倒車鍵按下時(shí)，交替選擇1KHz和1Hz頻率，蜂鳴器0.5秒間隔響，左右尾燈均1Hz閃；左右鍵同時(shí)按下做剎車處理，剎車鍵和轉(zhuǎn)彎鍵同時(shí)按下，轉(zhuǎn)彎側(cè)尾燈循環(huán)點(diǎn)亮，另一側(cè)長亮；單元電路設(shè)計(jì)與分析各單元電路選擇分頻器分頻器用7490芯片實(shí)現(xiàn)。用7個(gè)7490實(shí)現(xiàn)10MHz-1Hz共八個(gè)10倍分頻，得到1KHz和1Hz的信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)器脈沖CP控制五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘CLKB，并以五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的最高為輸出QD控制二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘CLKKA，構(gòu)成5421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，輸出碼從高位到低位順序?yàn)镼A、QD、QC、QB。最高為輸出QA的占空比為50%。滿足要求，設(shè)計(jì)圖如下：仿真波形計(jì)數(shù)器和譯碼器控制采用7490進(jìn)展三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)，用異步清零使其變?yōu)槿M(jìn)制計(jì)數(shù)器。QB、QC為輸出，00,01,10；復(fù)位信號(hào)為11，譯碼器采用74139m，計(jì)數(shù)器的輸出控制譯碼器的兩個(gè)輸入，具體電路圖如下：仿真波形其中inst4譯碼器的使能端控制左循環(huán)的邏輯信號(hào)控制，inst5譯碼器額使能端控制右循環(huán)的的邏輯信號(hào)控制。74139m高電平有效，所以要取反。左邊長亮電路、右邊長亮電路、左邊循環(huán)點(diǎn)亮電路、右邊循環(huán)點(diǎn)亮電路采用邏輯門控制，a、b、c、d分別接對應(yīng)的引腳。具體電路圖如下：左邊循環(huán)點(diǎn)亮電路，右邊循環(huán)點(diǎn)亮電路分別接兩個(gè)對應(yīng)的譯碼器使能端，左邊長亮電路，右邊長亮電路的輸出分別接對應(yīng)的左右三個(gè)燈。蜂鳴器電路用1KHz和1Hz進(jìn)過與門控制蜂鳴器實(shí)現(xiàn)0.5秒間隔響，具體電路圖如下：設(shè)計(jì)及工作原理分析根據(jù)以上的設(shè)計(jì)分析與功能描述，整個(gè)控制電路可有模式控制，分頻模塊，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器模塊，譯碼器模塊，邏輯電路模塊4局部組成。1KHz和1Hz由10MHz通過8個(gè)7490構(gòu)成是分頻后級(jí)聯(lián)而來。轉(zhuǎn)彎時(shí)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，其中1Hz經(jīng)過分頻產(chǎn)生三種狀態(tài)00、01、10。分別控制譯碼器的兩個(gè)輸入。實(shí)現(xiàn)循環(huán)點(diǎn)亮。邏輯控制局部實(shí)現(xiàn)長亮和閃爍兩種狀態(tài)，每個(gè)燈由一個(gè)三輸入或門控制。蜂鳴器只用1KHz和1Hz通過與門控制。按下每個(gè)功能鍵就可以實(shí)現(xiàn)功能。電路的組構(gòu)與調(diào)試4.1遇到的主要問題在電路的組構(gòu)和調(diào)試過程中，遇到的主要問題有兩個(gè)①轉(zhuǎn)彎鍵按下時(shí)，左循環(huán)的一個(gè)LED燈長亮；②左循環(huán)和右循環(huán)的循環(huán)方向一致，都往右邊循環(huán)；

4.2現(xiàn)象記錄及原因分析轉(zhuǎn)彎鍵按下時(shí)，左循環(huán)的一個(gè)LED燈長亮，原因是控制其閃爍的線連錯(cuò)；左循環(huán)和右循環(huán)的循環(huán)方向一致，都往右邊循環(huán)，原因是引腳標(biāo)號(hào)方向反了。

4.3解決措施及效果從長亮的燈開場尋找錯(cuò)誤，重新連線；將L11和L13順序改變標(biāo)引腳號(hào)，重新下載調(diào)試，到達(dá)預(yù)期效果，設(shè)計(jì)恢復(fù)正常。

4.4功能的測試方法、步驟、設(shè)備、記錄的數(shù)據(jù)首先分析綜合后電路沒有錯(cuò)誤，標(biāo)上引腳，下載到FPGA上，按下功能鍵。SW1鍵按下時(shí)左邊三個(gè)燈以1Hz頻率左循環(huán)；SW2鍵按下時(shí)右邊三個(gè)燈以1Hz頻率右循環(huán)；SW3鍵按下時(shí)六個(gè)LED燈長亮；SW4鍵按下時(shí)六個(gè)LED燈以1Hz頻率閃爍，同時(shí)蜂鳴器以0.5秒間隔響。SW1和SW2鍵同時(shí)按下時(shí)，六個(gè)LED長亮；SW1和SW3鍵同時(shí)按下時(shí)左邊三個(gè)燈以1Hz頻率左循環(huán)，右邊三個(gè)燈長亮；SW2和SW3同時(shí)按下時(shí)右邊三個(gè)燈以1Hz頻率右循環(huán)，左邊三個(gè)燈長亮。完畢語對設(shè)計(jì)題目的結(jié)論性意見及進(jìn)一步改良的意向說明優(yōu)點(diǎn)是：根本實(shí)現(xiàn)了汽車運(yùn)行中需要控制的各種情況。缺點(diǎn)是：行車時(shí)都是開關(guān)控制的，應(yīng)該設(shè)計(jì)電路消除機(jī)械振動(dòng)帶來的影響；設(shè)計(jì)電路較復(fù)雜，是否可以考慮用3-8譯碼器實(shí)現(xiàn)；設(shè)計(jì)時(shí)間過短，無法改良電路，難以到達(dá)理想效果。

5.2總結(jié)設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)這次電路設(shè)計(jì)的完成是我們幾個(gè)同學(xué)通過查閱資料和討論，再加上教師的指導(dǎo)完成的，大家都花了很多的心思。我們幾個(gè)人有好幾天都是呆在實(shí)驗(yàn)室的。雖然不是我一個(gè)人設(shè)計(jì)出來的，但是我發(fā)現(xiàn)自己在參與其中的時(shí)候?qū)W到了很多，卡諾入的化簡使的電路的輸出更加清晰。起初，如何分頻選擇是一個(gè)難題，在查