数电课设汽车尾灯控制电路.doc

目 录1、 课程设计的任务要求-32、 设计方案-42. 1、设计思路-42.2、设计原理-43、 单元电路子模块，子程序分析-5 3.1、秒脉冲电路-53.2、开关控制电路-63.3、三进制计数器电路-73.4、译码显示驱动电路-84、 系统仿真/测试-95、 电路安装调试-106、 元件清单-11七、总 结-121、 课程设计的任务要求本次设计的任务是设计、制作一个汽车尾灯显示电路。设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯用发光二极管模拟，要： 1.汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭；2.当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮；3.当汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮；4.临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。根据不同的状态，绘制汽车尾灯和汽车运行状态表如表1-1所示； 绘制汽车尾灯控制电路原理框图如图1-1所示。 设左转弯按键为S1，右转弯按键为S0表1-1 汽车尾灯和汽车运行状态表开关控制 行驶状态 左尾灯 右尾灯 S1S0 L3 L2 L1D1 D2 D3 0 0 正常运行灯 灭 灯 灭 10 左转弯 按L1L2L3顺序点亮  灯 灭0 1 右转弯 灯 灭按 D1 D2 D3 顺序点亮1 1 临时刹车所有的尾灯随时钟CP同时闪烁 图1-1 汽车尾灯控制电路原理框图2、 设计方案2.1 设计思路本次设计方案主要有四个模块：555构成的多谐震荡电路、开关控制电路、三进制计数器电路和译码显示驱动电路；通过把这四个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，该脉冲信号用于提供应74LS161构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号；其次，74LS161构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门以与74LS10提供的上下电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。2.2 设计原理汽车尾灯控制电路：用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯L1-L33个发光二极管；右尾灯D1-D33个发光二极管。用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。当左转弯开关被翻开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按左循环显示，如图2-2-1；当右转弯开关被翻开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环显示，如图2-2-2；当急刹车时，6个发光二极管闪烁，如图2-2-3。图2-2-1 左转弯显示规律图图2-2-2 右转弯显示规律图图2-2-3 急刹车显示规律图 3、 单元电路子模块，子程序分析3.1 秒脉冲电路由555定时器构成的多谐振荡电路：由于555定时器部的比拟器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰，因此采用此方案做为总电路的脉冲信号源。图3-1-1 555构成的多谐震荡电路3.2 开关控制电路开关控制电路通过控制开关S1和S0的闭合与断开来实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和临时刹车四种状态。S1、S0置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；S1、S0置于10状态时，汽车处于左转弯状态；S1、S0置于01状态时，汽车处于右转弯状态；S1、S0置于11状态时，汽车处于临时刹车状态。设译码器和显示驱动电路的使能端控制信号分别为G和A，G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，A与现实驱动电路中与非门的一端相连接。根据总体功能表分析与组合的G、A给定条件开关S1、S0、CP的关系真值表如下表: 表3-2-1开关与控制信号真值表 开关控制 CP 使能信号S1S0× G A 0 0× 0 1 1 0× 1 1 0 1× 1 1 1 1 CP 0 CP 由表中整理可得逻辑表达式： G = S1S0A = (S1S0)+S1S0CP = S1S0S1S0CP图3-2-1 开关控制电路3.3 三进制计数器电路汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮，由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系。逻辑功能表：0表示灯灭，1表示灯亮表3-3-1 三进制计数器功能表开关控制S1S0三进制计数器Q1 Q0六个指示灯 L3 L2 L1 D1 D2 D30 0 ××0  0  0  0  0  0100   0 0 1 1 0 0 0  1 0  0  00  1  0  0  0  01 0  0  0  0  0010 00 11 00  0 0  1  0  00  0  0  0  1  00  0  0  0  0  11 1×× CP CP CP CP CP CP 此计数器由74LS161芯片主要构成：利用预置端，当检测到最后一个状态0011时，让LD/端置0，在下一个CP到来时将第一个状态预置到计数器。图3-3-2电路工作状态为00000011。 其状态图如图3-3-1所示，在初始状态时为00，所以要经过一个脉冲周期进入循环，而在整个工作过程中周期信号是一直和本电路连接的，不会出现循环外的11状态，所以不用担忧出现不稳定状态，也就是说从接入电源开场电路就一直处在循环中的。 图3-3-1 三进制计数器状态转换图 图3-3-2 三进制计数器电路3.4 译码显示驱动电路此电路由74LS138芯片、6个与非门、电阻和发光二极管构成。74LS138芯片简介：74LS138为3线-8线译码器，其工作原理如下：当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。假设外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，假设将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可以做数据分配器。表3-4-1 74LS138的逻辑功能表译码显示驱动电路图如图3-4-1所示：图3-4-1 译码显示驱动电路4、 系统仿真/测试1.当汽车正常行驶时，S1S0处于00状态，指示灯全灭。仿真结果在实验仿真过程中已显示。2.当汽车左转，S1S0处于10状态，LED3、2、1循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。3.当汽车右转时，S1S0处于01状态，LED4、5、6循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。4.当汽车临时刹车时，S1S0处于11状态，6盏灯同时闪烁，仿真结果在实验仿真过程中已显示。仿真电路如图4-1所示：图4-1 汽车尾灯控制仿真电路图五、电路安装调试因电路图较为简单，一次接线就调试成功。调试步骤：调节16位逻辑电平输出开关1S1到低电平、2S0到低电平，16位逻辑电平显示3，2，1，10，11，12不亮，正常运行调试成功；调节16位逻辑电平输出开关1S1到高电平、2S0到低电平，16位逻辑电平显示3，2，1按左循环顺序移动，左转弯调试成功；调节16位逻辑电平输出开关1S1到低电平、2S0到高电平，16位逻辑电平显示10，11，12按右循环顺序移动，右转弯调试成功；调节16位逻辑电平输出开关1S1到高电平、2S0到高电平，16位逻辑电平显示3，2，1，10，11，12随时钟CP同时闪烁，临时刹车调试成功；如图5-1所示：图5-1 实际操作电路接线图6、 元件清单表6-1名称型号领取数量个丧失数量备注四2输入与非门74LS002四2输入正与门74LS081三3输入正与非门74LS101四异或门74LS8613线-8线译码器74LS1381二进制同步计数器异74LS1611555定时器5551显示器8段共阴1电解电容器10uF2发光二极管6其他电阻44k1电阻2008电阻100k1开关2合计29工具元件盒、起子、剪刀、镊子、地平线80米 套7、 总 结数字电子技术根底属于电子电路畴，与我们的专业有较强的联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期暨数电学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很与时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的认知，而且还与时、真正的做到了学以致用。通过此次课程设计，我根本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。在拿到课程设计之后，我做了一些准备，比方说上网查资料，请教一些厉害的同学和教师，并重新查阅了书本上对应的知识和以前做过的实验，并认真的完成了电路仿真和实验箱上的安装调试，收获颇多。通过此次课程设计，让我重新温习并巩固了数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，拓展了我的思维，正好印证了孔子的“温故而知新，可以为师矣，我们本就该温习旧的知识，从而能够得到新的理解与体会。在学习的过程中，我们不仅要自己努力去学，而且还要借鉴那些厉害的人是怎么学的。这就叫“三人行，必有我师矣。这次课程设计花了近两周的时间，至今我感慨颇多，这十几天可谓是先苦后甜，前几天通过不断的找资料和MULTISIM的不断仿真，为后来的接线调试打下了坚实的根底，也提供了强大的后盾。这次课程设计又让我更加认识到了“实践是检验真理的唯一标准，理论和实践相结合是非常重要的，理论中得到的结论通过实践是可以检验出来的，通过这样的手段，我们就能不断的提高自身的实际动手能力和独立思考的本领。此次课程设计也让我明白了思路即出路，有不明白的就要问、就要查，对待知识，就要死磕到底，这样才能使自己不断的升华，收获才会良多。最后，我非常感我的指导教师和自己两个队友的帮助，正所谓“世上无难事，只怕有心人，我会在接下来的人生旅途中好好的做好这个“有心人。10 / 11