數(shù)電課設(shè)-汽車尾燈控制電路

./等級(jí):等級(jí):課程設(shè)計(jì)課程名稱數(shù)字電子技術(shù)課題名稱汽車尾燈控制電路專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)1591班學(xué)號(hào)201501209121姓名黃建龍指導(dǎo)老師程春紅2017年03月16日.電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱汽車尾燈控制電路姓名黃建龍專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)1591班學(xué)號(hào)21指導(dǎo)老師程春紅課程設(shè)計(jì)時(shí)間一、任務(wù)及要求任務(wù)：假設(shè)汽車尾部左右量測(cè)各有3個(gè)指示燈〔用發(fā)光二極管模擬1.汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；2.右轉(zhuǎn)彎時(shí),右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；3.左轉(zhuǎn)彎時(shí),左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；4.臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。要求：1.設(shè)計(jì)思路清晰,給出整體設(shè)計(jì)框圖,畫出整機(jī)原理圖；2.給出具體設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)各單元電路、電路器件；3.總電路設(shè)計(jì)；4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真調(diào)試,驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果；5.編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；6.所有圖紙和說(shuō)明書用計(jì)算機(jī)打印。二、進(jìn)度安排第一周：周一：課題內(nèi)容介紹和查找資料；周二～周三：方案設(shè)計(jì),電路仿真,周三下午檢查設(shè)計(jì)方案及仿真結(jié)果；周四～周日：周四上午領(lǐng)元器件；安裝、調(diào)試電路；第二周：周一～周三：安裝、調(diào)試電路；周四：驗(yàn)收電路,收元器件,整理實(shí)驗(yàn)室,撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告,打印相關(guān)圖紙；周五：答辯,收設(shè)計(jì)報(bào)告。三、參考資料1.康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)〔數(shù)字部分,高等教育出版社。2.閻石主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)〔數(shù)字部分,清華大學(xué)出版社。3.任為民主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì),中央廣播電視大學(xué)出版社。4.彭介華主編.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo),高等教育出版社。5.謝自美主編.《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試》,華中理工出版社。目錄課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求3設(shè)計(jì)方案41、設(shè)計(jì)思路42.2、設(shè)計(jì)原理4單元電路〔子模塊,子程序分析53.1、秒脈沖電路53.2、開關(guān)控制電路63.3、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路73.4、譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路8系統(tǒng)仿真/測(cè)試9電路安裝調(diào)試10元件清單11七、總結(jié)12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)、制作一個(gè)汽車尾燈顯示電路。設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈〔用發(fā)光二極管模擬,要求是：1.汽車正常行駛時(shí),尾燈全部熄滅；2.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí),左側(cè)3個(gè)指示燈按左循順序點(diǎn)亮；3.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí),右側(cè)3個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮；4.臨時(shí)剎車時(shí),所有指示燈同時(shí)閃爍。根據(jù)不同的狀態(tài),繪制汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)表如表1-1所示；繪制汽車尾燈控制電路原理框圖如圖1-1所示。〔設(shè)左轉(zhuǎn)彎按鍵為S1,右轉(zhuǎn)彎按鍵為S0表1-1汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)表開關(guān)控制

行駛狀態(tài)左尾燈

右尾燈

S1S0L3L2L1D1D2D300正常運(yùn)行燈

滅

燈

滅

10左轉(zhuǎn)彎

按L1L2L3順序點(diǎn)亮

燈

滅01右轉(zhuǎn)彎

燈

滅按D1D2D3順序點(diǎn)亮11臨時(shí)剎車所有的尾燈隨時(shí)鐘CP同時(shí)閃爍

圖1-1汽車尾燈控制電路原理框圖設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)方案主要有四個(gè)模塊：555構(gòu)成的多諧震蕩電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路和譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路；通過(guò)把這四個(gè)模塊組合連接來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制。首先,通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào),該脈沖信號(hào)用于提供給74LS161構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號(hào)；其次,74LS161構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號(hào),此信號(hào)提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。最后,左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過(guò)6個(gè)與非門以及74LS10提供的高低電位信號(hào),將原始信號(hào)分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上,實(shí)現(xiàn)所需功能。2.2設(shè)計(jì)原理汽車尾燈控制電路：用6個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車尾燈,即左尾燈〔L1-L33個(gè)發(fā)光二極管；右尾燈〔D1-D33個(gè)發(fā)光二極管。用兩個(gè)開關(guān)分別控制左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示和右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示。當(dāng)左轉(zhuǎn)彎開關(guān)被打開時(shí),左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個(gè)發(fā)光二極管按左循環(huán)顯示,如圖2-2-1；當(dāng)右轉(zhuǎn)彎開關(guān)被打開時(shí),右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個(gè)發(fā)光二極管按右循環(huán)顯示,如圖2-2-2；當(dāng)急剎車時(shí),6個(gè)發(fā)光二極管閃爍,如圖2-2-3。圖2-2-1左轉(zhuǎn)彎顯示規(guī)律圖圖2-2-2右轉(zhuǎn)彎顯示規(guī)律圖圖2-2-3急剎車顯示規(guī)律圖單元電路〔子模塊,子程序分析3.1秒脈沖電路由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路：由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高,輸出驅(qū)動(dòng)電流大,功能靈活,而且采用差分電路形式,它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定,不易受干擾,因此采用此方案做為總電路的脈沖信號(hào)源。圖3-1-1555構(gòu)成的多諧震蕩電路3.2開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路通過(guò)控制開關(guān)S1和S0的閉合與斷開來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和臨時(shí)剎車四種狀態(tài)。S1、S0置于00狀態(tài)時(shí),汽車處于正常行駛狀態(tài)；S1、S0置于10狀態(tài)時(shí),汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S1、S0置于01狀態(tài)時(shí),汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S1、S0置于11狀態(tài)時(shí),汽車處于臨時(shí)剎車狀態(tài)。設(shè)譯碼器和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端控制信號(hào)分別為G和A,G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接,A與現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一端相連接。根據(jù)總體功能表分析及組合的G、A給定條件開關(guān)〔S1、S0、CP的關(guān)系真值表如下表:表3-2-1開關(guān)與控制信號(hào)真值表開關(guān)控制CP使能信號(hào)S1S0×GA00×0110×1101×1111CP0CP由表中整理可得邏輯表達(dá)式：G=S1⊕S0A=<S1S0>’+S1S0CP=〔S1S0〔S1S0CP’’圖3-2-1開關(guān)控制電路3.3三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路汽車左或右轉(zhuǎn)彎時(shí)由于是三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮,所以用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平,從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮,由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下,各指示燈與各給定條件的關(guān)系。邏輯功能表：〔0表示燈滅,1表示燈亮表3-3-1三進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表開關(guān)控制S1S0三進(jìn)制計(jì)數(shù)器Q1

Q0六個(gè)指示燈L3L2L1D1D2

D300××0

0

0

0

0

0100

001100

0

1

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1

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0010001100

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1

00

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0

111××CPCPCPCPCPCP此計(jì)數(shù)器由74LS161芯片主要構(gòu)成：利用預(yù)置端,當(dāng)檢測(cè)到最后一個(gè)狀態(tài)0011時(shí),讓LD/端置0,在下一個(gè)CP到來(lái)時(shí)將第一個(gè)狀態(tài)預(yù)置到計(jì)數(shù)器。圖3-3-2電路工作狀態(tài)為0000～0011。其狀態(tài)圖如圖3-3-1所示,在初始狀態(tài)時(shí)為00,所以要經(jīng)過(guò)一個(gè)脈沖周期進(jìn)入循環(huán),而在整個(gè)工作過(guò)程中周期信號(hào)是一直和本電路連接的,不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)外的11狀態(tài),所以不用擔(dān)心出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài),也就是說(shuō)從接入電源開始電路就一直處在循環(huán)中的。圖3-3-1三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖3-3-2三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路3.4譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路此電路由74LS138芯片、6個(gè)與非門、電阻和發(fā)光二極管構(gòu)成。74LS138芯片簡(jiǎn)介：74LS138為3線-8線譯碼器,其工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端為高電平,另兩個(gè)選通端為低電平時(shí),可將地址端的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若外接一個(gè)反向器可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器,若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí),74LS138還可以做數(shù)據(jù)分配器。表3-4-174LS138的邏輯功能表譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3-4-1所示：圖3-4-1譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)仿真/測(cè)試1.當(dāng)汽車正常行駛時(shí),S1S0處于00狀態(tài),指示燈全滅。仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。2.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn),S1S0處于10狀態(tài),LED3、2、1循環(huán)點(diǎn)亮,仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。3.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)時(shí),S1S0處于01狀態(tài),LED4、5、6循環(huán)點(diǎn)亮,仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。4.當(dāng)汽車臨時(shí)剎車時(shí),S1S0處于11狀態(tài),6盞燈同時(shí)閃爍,仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。仿真電路如圖4-1所示：圖4-1汽車尾燈控制仿真電路圖五、電路安裝調(diào)試因電路圖較為簡(jiǎn)單,一次接線就調(diào)試成功。調(diào)試步驟：調(diào)節(jié)16位邏輯電平輸出開關(guān)1〔S1到低電平、2〔S0到低電平,16位邏輯電平顯示3,2,1,10,11,12不亮,正常運(yùn)行調(diào)試成功；調(diào)節(jié)16位邏輯電平輸出開關(guān)1〔S1到高電平、2〔S0到低電平,16位邏輯電平顯示3,2,1按左循環(huán)順序移動(dòng),左轉(zhuǎn)彎調(diào)試成功；調(diào)節(jié)16位邏輯電平輸出開關(guān)1〔S1到低電平、2〔S0到高電平,16位邏輯電平顯示10,11,12按右循環(huán)順序移動(dòng),右轉(zhuǎn)彎調(diào)試成功；調(diào)節(jié)16位邏輯電平輸出開關(guān)1〔S1到高電平、2〔S0到高電平,16位邏輯電平顯示3,2,1,10,11,12隨時(shí)鐘CP同時(shí)閃爍,臨時(shí)剎車調(diào)試成功；如圖5-1所示：圖5-1實(shí)際操作電路接線圖元件清單表6-1名稱型號(hào)領(lǐng)取數(shù)量〔個(gè)丟失數(shù)量備注四2輸入與非門74LS002四2輸入正與門74LS081三3輸入正與非門74LS101四異或門74LS8613線-8線譯碼器74LS1381二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器〔異74LS1611555定時(shí)器5551顯示器8段共陰1電解電容器10uF2發(fā)光二極管6其他電阻44kΩ1電阻200Ω8電阻100kΩ1開關(guān)2合計(jì)29工具〔元件盒、起子、剪刀、鑷子、地平線80米〔套總結(jié)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》屬于電子電路范疇,與我們的專業(yè)有較強(qiáng)的聯(lián)系,且都是理論方面的指示。正所謂"紙上談兵終覺淺,覺知此事要躬行。"學(xué)習(xí)任何知識(shí),僅從理論上去求知,而不去實(shí)踐、探索是不夠的,所以在本學(xué)期暨數(shù)電學(xué)完之際,緊接著來(lái)一次電子電路課程設(shè)計(jì)是很及時(shí)、很必要的。這樣不僅能加深我們對(duì)電子電路的認(rèn)知,而且還及時(shí)、真正的做到了學(xué)以致用。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì),我基本完成了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求：汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅,汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí),左側(cè)3個(gè)燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮,汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí),右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮,汽車臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。在拿到課程設(shè)計(jì)之后,我做了一些準(zhǔn)備,比如說(shuō)上網(wǎng)查資料,請(qǐng)教一些厲害的同學(xué)和老師,并重新查閱了書本上對(duì)應(yīng)的知識(shí)和以前做過(guò)的實(shí)驗(yàn),并認(rèn)真的完成了電路仿真和實(shí)驗(yàn)箱上的安裝調(diào)試,收獲頗多。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì),讓我重新溫習(xí)并鞏固了數(shù)電的理論知識(shí),而且也培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力,拓展了我的思維,正好印證了孔子的"溫故而知新,可以為師矣",我們本就該溫習(xí)舊的知識(shí),從而能夠得到新的理解與體會(huì)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,我們不僅要自己努力去學(xué),而且還要借鑒那些厲害的人是怎么學(xué)的。這就叫"三人行,必有我?guī)熞?。這次課程設(shè)計(jì)花了近兩周的時(shí)間,至今我感慨頗多,這十幾天可謂是先苦后甜,前幾天通過(guò)不斷的找資料和MULTISIM的不斷仿真,為后來(lái)的接線調(diào)試打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也提供了強(qiáng)大的后盾。這次課程設(shè)計(jì)又讓我更加認(rèn)識(shí)到了"實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)",理論和實(shí)踐相結(jié)合是非常重要的,理論中得到的結(jié)論通過(guò)實(shí)踐是可以檢驗(yàn)出來(lái)的,通過(guò)這樣的手段,我們就能不斷的提高自身的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的本事。此次課程設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路,有不明白的就要問、就要查,對(duì)待知識(shí),就要死磕到底,這樣才能使自己不斷的升華,收獲才會(huì)良多。最后,我非常感謝我的指導(dǎo)老師和自己兩個(gè)隊(duì)友的幫助,正所謂"世上無(wú)難事,只怕有心人"