汽車(chē)尾燈控制器的設(shè)計(jì)報(bào)告

PAGE洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告脈沖與數(shù)字電路課程名稱(chēng)___________________________________脈沖與數(shù)字電路汽車(chē)尾燈控制器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目___________________________________汽車(chē)尾燈控制器的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)___________________________________班級(jí)___________________________________學(xué)號(hào)___________________________________姓名___________________________________2013年6月21日完成日期____________________2013

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)汽車(chē)尾燈控制器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：_______________________________________________汽車(chē)尾燈控制器的設(shè)計(jì)_________________________________________________________設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：設(shè)計(jì)一個(gè)汽車(chē)尾燈控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)尾燈顯示狀態(tài)的控制。在汽車(chē)尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（采用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車(chē)運(yùn)行的情況，指示燈具有4種不同的顯示模式：（1）汽車(chē)正向行駛時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；（2）汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，右側(cè)的三個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；（3）汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)的三個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；（4）汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈同時(shí)處于閃爍狀態(tài)。要求：（1）設(shè)置轉(zhuǎn)彎信號(hào)狀態(tài)計(jì)數(shù)電路；（2）設(shè)置時(shí)鐘發(fā)生電路（f=1Hz）；（3）設(shè)置控制電路；（4）畫(huà)出汽車(chē)尾燈控制電路圖。指導(dǎo)教師：趙國(guó)增、任波2013課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)成績(jī)：指導(dǎo)教師：_______________年月日洛陽(yáng)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGE5目錄第1章設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)目的 11.1課題的意義 11.2設(shè)計(jì)要求 11.3設(shè)計(jì)目的 1第2章設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案論述 22.1設(shè)計(jì)分析 22.2設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 2第3章詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容 33.1設(shè)計(jì)步驟 33.1.1列出尾燈與汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)表 33.1.2設(shè)計(jì)總體框圖 33.1.3設(shè)計(jì)單元電路 43.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 73.3 電路圖分析 7第4章設(shè)計(jì)結(jié)果及仿真 84.1總電路圖 84.2仿真連接圖 84.3輸出仿真 9結(jié)論 10心得體會(huì) 11參考文獻(xiàn) 12第1章標(biāo)題第1章設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)目的1.1課題的意義本次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一周，通過(guò)分組討論，實(shí)現(xiàn)課題的任務(wù)。本次實(shí)驗(yàn)可以將課本上學(xué)習(xí)到的知識(shí)很好的應(yīng)用到實(shí)際中來(lái)，增強(qiáng)獨(dú)立設(shè)計(jì)思考能力及自主動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)中，更深地理解相關(guān)原理。實(shí)驗(yàn)掌握了邏輯電路的設(shè)計(jì)能力，可以在今后的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題上運(yùn)用本次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)到的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決相應(yīng)問(wèn)題。1.2設(shè)計(jì)要求1.熟悉常用芯片的使用，掌握時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路的分析方法2.畫(huà)出控制電路框圖和原理圖3.用multisim完成電路仿真分析4.寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告1.3設(shè)計(jì)目的1.用6個(gè)發(fā)光二極管模擬6個(gè)指示燈（汽車(chē)尾部左右各3個(gè)燈）2.當(dāng)汽車(chē)正常行使時(shí)6個(gè)燈全滅3.當(dāng)汽車(chē)左轉(zhuǎn)時(shí)，左邊3個(gè)燈循環(huán)閃亮4.當(dāng)汽車(chē)右轉(zhuǎn)時(shí)，右邊3個(gè)燈循環(huán)閃亮5.當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，6個(gè)燈全部閃亮第2章設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案論述2.1設(shè)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車(chē)這四種狀態(tài)下汽車(chē)尾燈的顯示情況。我們可以用6個(gè)LED顯示燈來(lái)模擬汽車(chē)的尾燈，左邊三個(gè)，右邊三個(gè)。當(dāng)汽車(chē)正常行駛，在兩側(cè)的LED燈全部熄滅；轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車(chē)對(duì)應(yīng)一側(cè)的燈循環(huán)點(diǎn)亮；剎車(chē)情況下，所有的燈全部閃。完成這些要求，我們可以設(shè)計(jì)3個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬轉(zhuǎn)向、剎車(chē)開(kāi)關(guān)。其中，K0K1控制汽車(chē)尾燈的左轉(zhuǎn)（01），控制右轉(zhuǎn)（10），控制剎車(chē)（00）。當(dāng)所有開(kāi)關(guān)為低電平時(shí)，表示汽車(chē)正常行駛；當(dāng)有一個(gè)轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)為高電平時(shí)，汽車(chē)相應(yīng)一側(cè)的燈循環(huán)點(diǎn)亮；當(dāng)剎車(chē)開(kāi)關(guān)為高電平時(shí)，6個(gè)燈同時(shí)閃。這里，我們需要三大部件：第一，尾燈電路，控制汽車(chē)的全滅、單側(cè)循環(huán)點(diǎn)亮、全部閃這三種不同的狀態(tài)；第二，計(jì)數(shù)器電路，實(shí)現(xiàn)循環(huán)閃的幾種狀態(tài)的來(lái)源；第三，開(kāi)關(guān)控制電路，把K0、K1通過(guò)組合邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)尾燈電路的整體控制。2.2設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)方案主要有三個(gè)模塊：開(kāi)關(guān)控制電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路和尾燈譯碼驅(qū)動(dòng)電路。通過(guò)把這三個(gè)模塊組合連接來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)尾燈控制。首先，由雙JK觸發(fā)器74LS76構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路，來(lái)產(chǎn)生00，01，10，11這四種循環(huán)的序列，此信號(hào)提供轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)燈循環(huán)點(diǎn)亮的初始信號(hào)來(lái)源。其次，利用3-8譯碼器74LS138芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)初始循環(huán)信號(hào)進(jìn)行譯碼，實(shí)現(xiàn)車(chē)燈按照要求來(lái)循環(huán)點(diǎn)亮。最后，通過(guò)K0、K1三個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，控制尾燈電路，完成開(kāi)關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)。這幾步得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能。第3章詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1設(shè)計(jì)步驟3.1.1列出尾燈與汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)表表3-1尾燈和汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系表開(kāi)關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左尾燈右尾燈K0K1D1D2D3D4D5D600正常運(yùn)行燈滅燈滅01右轉(zhuǎn)彎燈滅按D4D5D6順序循環(huán)點(diǎn)亮10左轉(zhuǎn)彎按D3D2D1順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅11臨時(shí)剎車(chē)所有的尾燈隨時(shí)鐘CP同時(shí)閃爍3.1.2設(shè)計(jì)總體框圖由于汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎時(shí)，三個(gè)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（K0、K1、CP、Q1、Q0）的關(guān)系，即邏輯功能表如表3-2所示（表中0表示燈滅狀態(tài)，1表示燈亮狀態(tài)）。表3-2汽車(chē)尾燈控制邏輯功能表開(kāi)關(guān)控制三進(jìn)制計(jì)數(shù)器六個(gè)指示燈K0K1Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010001100001000000100000011000011000100001000010000011XXCPCPCPCPCPCP由表3-1-2得出總體框圖，如圖3-3所示：圖3-3汽車(chē)尾燈控制電路原理框圖3.1.3設(shè)計(jì)單元電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路可由雙JK觸發(fā)器74LS76構(gòu)成。圖3-4三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖采用CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，當(dāng)CP由1跳變?yōu)?時(shí)，觸發(fā)器的輸出依據(jù)J和K的狀態(tài)而定。表3-5為J-K觸發(fā)器的狀態(tài)表。表3-5J-K觸發(fā)器的狀態(tài)表JK說(shuō)明0011010101輸出狀態(tài)不變同J端狀態(tài)同J端狀態(tài)輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)由雙JK組成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯功能表如表3-2。JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路原理圖如圖3-4所示圖3-1-4三進(jìn)制計(jì)數(shù)器開(kāi)關(guān)控制電路K1、K2、CP與G、A邏輯功能如下表3-1-4所示表3-1-4K1、K2、CP與G、A邏輯功能表開(kāi)關(guān)控制CP使能信號(hào)K1K2GA00×0101×1110×1111CP0CP開(kāi)關(guān)控制電路的電路原理圖如圖3-1-5所示圖3-1-5開(kāi)關(guān)控制電路原理圖3-8譯碼器本課程設(shè)計(jì)采用的是74LS138譯碼器74LS138為3線(xiàn)－8線(xiàn)譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線(xiàn)路結(jié)構(gòu)型式，其74LS138工作原理如下：

當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為

低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）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。74LS138的作用利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線(xiàn)譯碼器；若外接一個(gè)反

相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線(xiàn)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還可作數(shù)據(jù)分配器74LS138引腳圖如圖3-1-6所示圖3-1-63-8譯碼器引腳圖3線(xiàn)-8線(xiàn)譯碼器74LS138的功能表表3-1-5譯碼器真值表無(wú)論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出管腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1—芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)為低電平0，其余7個(gè)輸出管腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出管腳在同一個(gè)時(shí)間為0的情況，說(shuō)明該芯片已經(jīng)損壞3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容汽車(chē)尾燈電路如圖3所示，其顯示驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反相器構(gòu)成，譯碼電路由3－8譯碼器74LS138和6個(gè)與非門(mén)構(gòu)成。74LS138的三個(gè)輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端。當(dāng)K1＝1，K2＝0時(shí)，使能信號(hào)A＝G＝1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時(shí)，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端、、依次為0有效（、、信號(hào)為“1”無(wú)效），即反相器G1～G3的輸出也依次為0，故指示燈D3D2D1按順序點(diǎn)亮示意汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S1＝0，S2＝1時(shí)，則74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端、、依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點(diǎn)亮示意汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G＝0，A＝1時(shí)，74LS138的輸出端全為1，G1~G6的輸出端也全為1，指示燈全滅；當(dāng)G＝0,A=CP時(shí)，指示燈隨CP的頻率閃爍。電路圖分析如下圖3-3-1所示為汽車(chē)尾燈控制器輸出LED模擬汽車(chē)尾燈電路圖圖3-3-1汽車(chē)尾燈控制器LED顯示連接圖開(kāi)關(guān)控制電路。設(shè)74LS138和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端信號(hào)分別為G和A，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（K0、K1、CP）的真值表，如表4所示，由表4結(jié)果整理得邏輯表達(dá)式為：G=K0⊕K1A=K0K1+K0K1CP=K0K1·K0K1CP第4章設(shè)計(jì)結(jié)果及仿真4.1總電路圖汽車(chē)尾燈電路總圖如下圖4-1-1所示。圖4-1-1汽車(chē)尾燈控制器總電路圖4.2仿真連接圖四蹤示波器與原理圖連接示意圖如圖4-2-1所示。圖4-2-1四蹤示波器仿真連接圖4.3輸出仿真圖4-3-1開(kāi)關(guān)不同狀態(tài)的輸出狀態(tài)K0、K1開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)的四種狀態(tài)00、01、10、11分別表示，如圖4-3-1所示為開(kāi)關(guān)處于右轉(zhuǎn)彎（01）狀態(tài)時(shí)兩個(gè)示波器的波形圖圖4-3-2示波器1、2的波形圖結(jié)論通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)數(shù)字集成芯片應(yīng)用方面的知識(shí)，并且將能夠靈活運(yùn)用已學(xué)到得有關(guān)知識(shí)并應(yīng)用于實(shí)踐。同時(shí)也讓我認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作所需要的各種能力，分工、溝通、組織、合作等。這次設(shè)計(jì)不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了為人處事的態(tài)度。在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但通過(guò)和同學(xué)一起查閱資料與討論思考終找出了原因所在，將設(shè)計(jì)圓滿(mǎn)完成。本次課程設(shè)計(jì)中，我們這一小組的課題是：汽車(chē)尾燈控制電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)一番努力基本完成了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求：汽車(chē)正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅，汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，車(chē)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(chē)臨時(shí)剎車(chē)時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。從一開(kāi)始接受課程設(shè)計(jì)任務(wù)，后著手建立設(shè)計(jì)框圖，再到圖書(shū)館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終模擬成功，每一步都必須認(rèn)真仔細(xì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們用到了以前所學(xué)的同步計(jì)數(shù)器74LS161和74LS138。讓我們對(duì)其功能和運(yùn)用有了更深一步的了解。并且通過(guò)Multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬仿真，使設(shè)計(jì)結(jié)果得到驗(yàn)證。此次設(shè)計(jì)讓我感觸很深，我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我了解到了模擬電路和數(shù)字電路之間的聯(lián)系，使我對(duì)單元功能電路的理解和運(yùn)用的能力有了進(jìn)一步的提高；掌握了數(shù)字基本儀器儀表的使用方式及其74系列的部分芯片的使用，熟悉了電子設(shè)計(jì)的一般步驟和方法；明白了科研過(guò)程的艱辛和思考對(duì)科研的重要性，及其如何提高實(shí)際解決問(wèn)題的能力和水平，掌握了自主查詢(xún)資料，身體力行解決問(wèn)題的能力。也了解了所學(xué)課程在實(shí)際生活中的應(yīng)用。數(shù)字邏輯作為電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，我們進(jìn)行數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)是我們理論聯(lián)系實(shí)際的最好途徑，將書(shū)本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問(wèn)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)。心得體會(huì)在此次課程設(shè)計(jì)中不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，其他各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最讓我們受益匪淺的。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能苦中作樂(lè)。回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多