數電技術課程設計-汽車尾燈控制器的設計

課程設計報告書專用紙PAGE13淮海工學院課程設計報告書課程名稱：數電技術課程設計題目：汽車尾燈控制器的設計系（院）：電子工程學院學期：2011-2012-2專業(yè)班級：電子101姓名：學號：評語：成績：簽名：日期：1.設計目的及主要任務1.1設計目的①要求了解汽車尾燈控制電路的工作原理，掌握其外圍電路的設計與主要性能參數的測試方法。②要求掌握基于單片機或數字集成電路的汽車尾燈控制器的設計方法與數字電子線路系統(tǒng)的裝調技術。1.2設計任務及主要技術指標①設汽車尾部左右兩側各有3個指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是：1、汽車正常行駛時，尾燈全部熄滅。2、當汽車右轉彎時，右側3個指示燈按右循順序點亮。3、當汽車左轉彎時，左側3個指示燈按左循順序點亮。4、臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。②確定設計方案，按功能模塊的劃分選擇元、器件和集成電路，設計分電路，闡述基本原理。③繪制總體電路原理圖再仿真。2.方案論證及設計原理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成的電路系統(tǒng)和基于單片機系統(tǒng)構建的控制電路。單片機成本較低，其外圍電路的元器件價格也不高，但系統(tǒng)軟硬件設計相對比較復雜，運用單片機控制方案，該系統(tǒng)硬件設計包含擴展電路部分和系統(tǒng)配置電路部分，軟件設計又要注意算法的合理選擇和程序的優(yōu)化設計，所以該系統(tǒng)電路軟硬件設計工作量都相對較大。集成門電路系統(tǒng)穩(wěn)定性高，結果再現(xiàn)性好，系統(tǒng)分析與設計相對較為容易。雖然由于其電路實現(xiàn)過程較為簡單，必須根據邏輯代數規(guī)則對系統(tǒng)進行設計，但是次汽車尾燈控制電路邏輯變量簡單，狀態(tài)少，因此電路結構簡單，所用芯片少，成本也不高。綜合以上考慮及現(xiàn)有知識，選用邏輯電路搭建汽車尾燈控制電路。2.2設計原理2.2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系 設置兩個狀態(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K1,K0進行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系，如表1所示。表1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系開關控制汽車運行狀態(tài)左轉尾燈右轉尾燈K1K0L1L2L3R1R2R300正向行駛燈滅燈滅01右轉彎燈滅按R1R2R3向右依次點亮10左轉彎按L1L2L3向左依次點亮燈滅11剎車所有尾燈同時點亮2.2.2汽車尾燈控制器功能描述在汽車左右轉彎行駛時，由于3個指示燈被循環(huán)順序點亮，所以可以用一個三進制計數器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點亮3個指示燈。設三進制計數器的狀態(tài)用Q1和Q0表示，可得出描述指示燈L1、L2、L3、R1、R2、R3與開關控制變量Ｋ1和Ｋ0，計數器的狀態(tài)Q1、Q0以及時鐘脈沖CP之間關系，如表2所示（‘1’表示點亮，‘0’表示熄滅）。 表2汽車尾燈控制器功能描述控制變量計數器狀態(tài)汽車尾燈K1K0Q1Q0L1L2L3R1R2R300XX000000010001100001000000100000011000011010000001000000100011XXCPCPCPCPCPCP根據以上設計分析與功能描述，可以得出汽車尾燈控制器的結構框圖，如圖1所示。尾燈狀態(tài)顯示電路三進制計數電路74161脈沖尾燈狀態(tài)顯示電路三進制計數電路74161脈沖模式控制電路顯示驅動電路譯碼電路譯碼電路圖1汽車尾燈控制器的結構框圖3．單元電路設計根據原理框圖可知：整體電路需要脈沖信號、三進制計數器控制電路、開關控制、譯碼與顯示驅動電路五個單元。3.1開關控制電路開關通過一個電阻與VCC相接，另一端與地相接就可以實現(xiàn)控制輸出為0與1的功能了，如圖2所示圖2邏輯開關3.2脈沖電路由于此控制電路對秒脈沖的精度要求不高，所以選擇用NE555構成的多諧振蕩器作為脈沖電路，其原理圖如圖3圖3多諧振蕩電路輸出脈沖頻率f=1.43/(R1+2R)C由上公式可知為了保證輸出脈沖周期約為1秒，可以令RA=10KRB=510KC=1uFC1=1uF可以來防止外界信號的干擾，VCC=5V其中3為脈沖輸出口3.3三進制計數器控制電路三進制計數器可用觸發(fā)器級聯(lián)構成也可由集成計數器改造，考慮到直接用計數器改比用觸發(fā)器構成計數器的電路結構簡單，因此設計中我們選用十六進制計數器74LS161來改成三進制計數器。圖474LS161芯片的管腳圖TC進位輸出端CP時鐘輸入端(上升沿有效)R異步清零輸入端(低電平有效)CEP計數控制端CET計數控制端P0—P3并行數據輸入端LOAD同步并行置入控制端(低電平有效)Q0—Q3輸出端74LS161功能表：由以上74LS161的功能表可知，當把QA與QB輸入與非門，輸出端接在CLEAR端，即可以通過反饋清零的方法做出三進制計數器，即QA與QB實現(xiàn)00—01—10—00的循環(huán)，其電路結構如圖5所示。圖5三進制計數電路3.4譯碼電路通過兩個開關的斷開與閉合來實現(xiàn)四種功能的切換，三八譯碼器74LS138可將三進制碼的三種狀態(tài)對應輸出。圖674LS138管腳圖表3-4-174LS138功能表圖7譯碼電路3.5模式控制電路設譯碼與顯示驅動電路的使能控制信號為E和F，E與譯碼器74LS138的使能輸入端E1相連接，F(xiàn)與顯示驅動電路中與門的一個輸入端相連接。由總體邏輯功能可知，E和F與開關控制變量K1,K0，以及時鐘脈沖CP之間的關系如表3-5所示：表3-5K1K0CP使能EF理論功能表邏輯開關K1K0脈沖作用CP使能信號EF電路理論工作狀態(tài)00無01譯碼器不工作，輸出均為高，與門輸出為高尾燈全部熄滅01無11譯碼器在控制器作用下工作，顯示驅動取決于譯碼輸出，右尾燈循環(huán)點亮10無11譯碼器在控制器作用下工作，顯示驅動取決于譯碼輸出，左尾燈循環(huán)點亮11CP0CP譯碼器不工作，輸出均為高，時鐘信號經過與門使尾燈全部共同閃爍根據表3-5可求出使能控制信號E和F的邏輯表達式為根據G和F的邏輯表達式，可畫出模式控制電路，如圖3-5所示：圖8模式控制開關電路3.6譯碼與顯示驅動電路圖9譯碼于顯示驅動電路該電路的功能是：在模式控制電路輸出和三進制計數器狀態(tài)下，提供6個尾燈控制信號，當譯碼驅動電路輸出的控制信號為低電平時，相應指示燈亮。邏輯電路如圖所示。4．電路的仿真整體電路圖：圖10整體電路5.設計總結與體會課程設計很快就結束了，收獲頗豐，不能說設過程中是一帆風順的，開始時是設計階段粗心大意，后來的時候遇見了好多沒想到的問題，當我投入設計時才發(fā)現(xiàn)樂在其中，這次實驗是我們對書本中學到的各個部分原理的一次綜合的運用，在書本中我們看那些原理有老師的講解我們理解起來并不一定十分的困難，但是當我們將那些知識綜合運用的電路的設計中確實有了很多意想不到的困難。實踐出真知，通過這次電路的設計讓我學到了書本中沒有的很多東西，我想最主要的就是一種綜合能力的提升。我認為這樣的電路設計很有現(xiàn)實意義，這樣的教學方法對于提升同學們的綜合運用能力也是行之有效的，是非常值得推廣的。如果在講課過程中能夠運用部分內容穿插一些小設計，或者讓同學們自己回去設計一些小電路，并且通過老師的指導演示出來，我想不僅能調動同學的學習積極性，而且還能培養(yǎng)出同學們的創(chuàng)新設計能力。比如這次設計，如果能夠讓同學們能夠演示出來就更好了。如果老師講課時能夠將各種難題能夠用軟件模擬可以讓我們更好的理解。在實踐的過程中發(fā)現(xiàn)，在Multisim中模擬的情況和實際實踐中還是有些差異的。由于條件所限，我這個還只是假設，并不知道是否能在實際應用中實現(xiàn)。課程設計是一個增長知識的課堂，在此過程當中不斷的認識自己，了解自己，提高自己，無論是在學習和生活中都要有所收獲，真正的做到整個實驗過場對自己整個人生都有所影響，有所回報，這樣才能使整個過程更加的有意義，也使自己的人生更加的充實。6.元器件清單元件清單表名稱數量74LS138174LS161174LS86174LS10174LS00974LS047電阻若干二極管若干電阻若干萬用表27.參考文獻[1]蔡惟錚主編，《數字電子線路基礎》[M]，哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學出版社，1988年.[2]康華光主編，電子技術基礎（數字部分）[M]，第3版，北京，高等教育出版社，1988年.[3]李士雄、丁康源主編，《數字集成電子技術教程》[M]，北京，高等教育出版社，1993年.[4]閻石主編，《數字電子電路》[M]，北京，中央廣播電視大學出版社，1993年.[5]張建華主編，《數字電子技術》[M]，北京，機械工業(yè)出版社，1994年.[6]標準集成電路數據手冊TTL電路[M]，電子工業(yè)出版社.基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網絡水表的設計基于MSP430單片機具有數據存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設計基于單片機技術的WDR-01型聚氨酯導熱系數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