數(shù)字電子課設(shè)報(bào)告.汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)

一.概述汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路，在日常的生活中有著很廣泛的應(yīng)用。汽車行駛時(shí)，會(huì)出現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車四種情況，針對(duì)這四種情況可以設(shè)計(jì)出汽車尾燈的控制電路來(lái)表示這四種狀態(tài)。設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，技術(shù)指標(biāo)如下：假設(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〕；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)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。二.方案論證方案一：汽車尾燈控制電路主要由D觸發(fā)器邏輯電路，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)控制電路，剎車控制電路構(gòu)成。首先將脈沖信號(hào)CLK提供應(yīng)D觸發(fā)器邏輯電路。用三片D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路可以產(chǎn)生001、010、100的循環(huán)信號(hào)。將此信號(hào)作為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。設(shè)置左轉(zhuǎn)控制開(kāi)關(guān)和右轉(zhuǎn)控制開(kāi)關(guān)。通過(guò)開(kāi)關(guān)的控制將左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過(guò)邏輯電路分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。這局部電路起到信號(hào)分揀的作用。設(shè)置剎車控制開(kāi)關(guān)，將脈沖信號(hào)CLK提供應(yīng)剎車控制電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)置為剎車信號(hào)時(shí)，分揀之后的信號(hào)通過(guò)邏輯電路實(shí)現(xiàn)剎車時(shí)所有指示燈隨著時(shí)鐘信號(hào)CLK全部閃爍的功能。最終得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能。方案一原理框圖如圖1所示。圖1方案一原理框圖方案二：汽車尾燈控制電路主要由開(kāi)關(guān)控制電路，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼電路，顯示、驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。由于汽車左或右轉(zhuǎn)彎時(shí)，三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮。首先，設(shè)置兩個(gè)可控制的開(kāi)關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)。開(kāi)關(guān)置為00狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)。開(kāi)關(guān)置為01狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。開(kāi)關(guān)置為10狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。開(kāi)關(guān)置為11狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車的狀態(tài)。其次，設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)所需到達(dá)功能。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可用兩片D觸發(fā)器構(gòu)成。譯碼電路可用3線—8線譯碼器74LS138和6個(gè)與非門(mén)構(gòu)成。顯示、驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反向器構(gòu)成。方案二原理框圖如圖2所示。開(kāi)關(guān)控制電路開(kāi)關(guān)控制電路顯示、驅(qū)動(dòng)電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器譯碼電路圖2方案二的原理框圖最終方案為方案二。三.電路設(shè)計(jì)1.時(shí)鐘脈沖電路由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖3所示。28.86k28.86kR157.72kR210nFC10nFCf12VVsLM555CMTimerGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI208761CP圖3由555構(gòu)成的多諧振蕩器接通電源后，電容C被充電，Vc上升，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，此時(shí)Vo為低電平，電容C通過(guò)R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc下降到1/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器又被復(fù)位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。周期T為：T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C這樣，通過(guò)控制電容充放電時(shí)間，使多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。2.開(kāi)關(guān)控制電路開(kāi)關(guān)控制電路如圖4所示。VCCVCC5VVCC5VJ1Key=AJ2Key=BR1200?R2200?U3A74LS136DU7B74LS00DU9B74LS00DU15B74LS04DU16A74LS10D011VCCVCC014131210DGCPC圖4開(kāi)關(guān)控制電路電路通過(guò)控制開(kāi)關(guān)A、B的斷開(kāi)和閉合，實(shí)現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車四種狀態(tài)。AB置為00狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)。AB置為01狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。AB置為10狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)。AB置為11狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車的狀態(tài)。3.三進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖如圖5所示。UU2A74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2U2B74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2VCC5VVCC312AB圖5三進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理框圖4.譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。U1U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5VCC5VR3200R4200R5200R6200R7200R8200U4A74LS00DU5A74LS00DU6A74LS00DU7A74LS00DU8A74LS00DU9A74LS00DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04DU14A74LS04DU15A74LS04DLED1LED2LED3LED4LED5LED6VCC28272625242322212019181716141312111098765430CＢAＧ圖６譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路四、性能的測(cè)試?yán)肕ultisim10進(jìn)行測(cè)試和仿真。1.當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，AB置為00狀態(tài)，指示燈全滅。仿真結(jié)果如圖7所示。圖7正常行駛仿真結(jié)果2.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，AB置為10狀態(tài)，左側(cè)3個(gè)指示燈按LED1->LED2->LED3順序循環(huán)點(diǎn)亮。仿真結(jié)果如圖8所示。圖8左轉(zhuǎn)彎仿真結(jié)果3.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，開(kāi)關(guān)置為01狀態(tài)，右側(cè)3個(gè)指示燈按LED4->LED5->LED6順序循環(huán)點(diǎn)亮。仿真結(jié)果如圖9所示。圖9右轉(zhuǎn)彎仿真結(jié)果4.當(dāng)汽車剎車時(shí)，AB置為11狀態(tài)，所有指示燈全部隨著時(shí)鐘信號(hào)閃爍。仿真結(jié)果如圖10所示。圖10剎車仿真結(jié)果五．結(jié)論電路的主要特點(diǎn)是選用簡(jiǎn)單常見(jiàn)的元器件，充分利用所學(xué)知識(shí)。通過(guò)仿真結(jié)果可以看出，符合任務(wù)書(shū)中所要求的性能指標(biāo)，完成所需功能。六．性價(jià)比本電路采用的都是簡(jiǎn)單且常見(jiàn)的元器件，價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，性能根本符合技術(shù)要求。適用于對(duì)技術(shù)要求不是十分嚴(yán)格的電路。因此，本電路的性價(jià)比擬高。七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議這次總的說(shuō)來(lái)收獲很大，但在獨(dú)立設(shè)計(jì)過(guò)程中著實(shí)也遇到了不少困難。比方開(kāi)始時(shí)不知用什么邏輯器件使輸出為001、010、100的循環(huán)，以使指示燈按一定的順序依次點(diǎn)亮，后經(jīng)過(guò)與同學(xué)的討論最終使問(wèn)題得到了解決，我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正投入時(shí)才發(fā)現(xiàn)樂(lè)在其中。一開(kāi)始對(duì)軟件不熟悉，剛進(jìn)行上機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)很不順手，遇到不少麻煩，經(jīng)過(guò)自己的學(xué)習(xí)和老師的指導(dǎo)，才完成了電路的設(shè)計(jì)并成功進(jìn)行了仿真。參考文獻(xiàn)[1]劉修文主編.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)制作.[M]北京：中國(guó)電力出版社，2005年[2]朱定華主編.電子電路測(cè)試與實(shí)驗(yàn).[M]北京：清華大學(xué)出版社，2004年[3]路勇主編.電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真.[M]北京：北京交通大學(xué)出版社，2004年[4]閻石主編.數(shù)字電子技術(shù).[M]北京：高等教育出版社，2006年[5]謝自美主編．電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試．[M]武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006年[6]華滿清主編．電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年附錄Ⅰ總電路圖附錄Ⅱ元器件清單 序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、電阻20082Ｒ９電阻28.86k13Ｒ10電阻57.72k14LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、發(fā)光二極管LED65U2A、U2B、JK觸發(fā)器74LS7626U10A、U11A、U12A、U13A、U14A、U15A、