數(shù)電《汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書

1、題題 目目: : 汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計(jì)汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計(jì) 初始條件：初始條件：本設(shè)計(jì)基于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，通過自行設(shè)計(jì)電路圖并在電腦上利用 multisim10軟件進(jìn)行仿真。電路所用元件：ne555，74ls00，74ls04，74ls09，74194，發(fā)光二極管6 個(gè)，電阻電容若干。要求完成的主要任務(wù)要求完成的主要任務(wù): : 設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有 3 個(gè)指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是：1.汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。2.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè) 3 個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮。3.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。4.臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。時(shí)間安排：時(shí)間安

2、排：第 20 周：理論講解理論設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室安裝調(diào)試以及撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告；地點(diǎn)：鑒主 15 樓通信工程實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 年年 月月 日日系主任（或責(zé)任教師）簽名：系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年年 月月 日日目目 錄錄摘 要 .1abstract.21 原理電路設(shè)計(jì) .31.1 電路性能要求.31.2 設(shè)計(jì)方案選擇.31.2.1 時(shí)鐘產(chǎn)生電路.31.2.2 循環(huán)移動(dòng)電路 .31.2.3 控制電路 .51.2.4 邏輯指示電路 .51.3 單元電路設(shè)計(jì) .51.3.1 時(shí)鐘產(chǎn)生電路.51.3.2 循環(huán)電路.61.3.3 控制電路.71.3.4 邏輯電平指示電路.81.4 完整電路及主要

3、工作原理 .91.4.1 完整電路圖.91.4.2 主要原理 .91.5 元件參數(shù) .102 仿真結(jié)果分析 .142.1 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路仿真.142.2 循環(huán)電路仿真.152.3 總電路仿真.162.3.1 左右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真 .162.3.2 剎車尾燈閃爍仿真 .183 實(shí)物和仿真性能 .204 收獲、體會(huì)和建議 .215 主要參考文獻(xiàn) .226 元器件清單 .23摘 要本汽車尾燈顯示控制電路 設(shè)計(jì)采用 555 產(chǎn)生方波脈沖， 由 74ls 系列芯片構(gòu)成的電路實(shí)現(xiàn)了汽車尾燈顯示控制電路 ，led 燈實(shí)現(xiàn)顯示電路 。本設(shè)計(jì)的主要功能是：汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅；當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè) 3

4、 個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮；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；臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈隨時(shí)間脈沖同時(shí)閃爍。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案原理簡單且易于實(shí)現(xiàn)。abstractthis is a display of controlling circuit of car light design .using a ne555 to generate square-wave pulses. the car light display control circuit is designed by the chip of 74ls series. led lights display circuit is

5、used as realization. the primary function of this design is: when driving, the lights are all out; when the car turns right, the right of three lights turn on in the order of right indication; when the vehicle turns left, the left of three lights turn on in the order of left indication; temporary br

6、akes, all lights flashing in the same frequency as the time pulse. the simple experimental design is simple and easy to implement.汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計(jì)1 原理電路設(shè)計(jì)1.1 電路性能要求1.汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。2.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。3.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。4.臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈隨時(shí)間脈沖同時(shí)閃爍。1.2 設(shè)計(jì)方案選擇1.2.1 時(shí)鐘產(chǎn)生電路方案一：時(shí)鐘電路采用由門電路構(gòu)成的多諧振蕩器來實(shí)

7、現(xiàn)。其振蕩頻率取決于電路中的 r、c 值，在實(shí)際實(shí)物實(shí)現(xiàn)中穩(wěn)定性不夠，頻率調(diào)節(jié)精確度難以把握。方案二：此課程設(shè)計(jì)中所需要的時(shí)鐘信號(hào)約為 1hz，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，且采用差分電路形式，其振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小，改變 r、c 的值就能夠改變其頻率所以由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器頻率穩(wěn)定且易于調(diào)節(jié)。綜合穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)性，故本設(shè)計(jì)采用方案二。1.2.2 循環(huán)移動(dòng)電路方案一：采用 jk 觸發(fā)器和 3 線-8 線譯碼器 74ls138 以及必要的門電路來實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)jk 觸發(fā)器的輸出段來實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路即 000110。兩個(gè)輸出端分別

8、連接74ls138 的 a0 和 a1 端口。a2 端口與開關(guān) s1 相連，起到控制作用。74ls138 通過編譯對(duì)應(yīng)輸出高低電平，從而來控制 6 個(gè) led 燈的亮滅情況。圖 1 方案一 循環(huán)移動(dòng)電路方案二：采用四位雙向移動(dòng)移位寄存器 74ls194，當(dāng) s1接低電平二 s0接高電平時(shí)芯片，加入時(shí)鐘信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)右移的功能。qd經(jīng)過一個(gè)非門與清零端相接。當(dāng) qd為高電平時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)清零，從而開始下一個(gè)循環(huán)。電路如圖 2 所示。圖 2 方案二 循環(huán)移動(dòng)電路方案選擇：對(duì)方案一和方案二進(jìn)行比較后可知，和方案一相比，方案二的電路相對(duì)簡單且容易實(shí)現(xiàn)，所用的芯片數(shù)量較少且不需要經(jīng)過復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程即可實(shí)

9、現(xiàn)電路所需的功能。本報(bào)告選擇方案二。1.2.3 控制電路本設(shè)計(jì)采用三個(gè)復(fù)位鍵a、b、c代表三種不同的情況。當(dāng)a按下時(shí)代表左轉(zhuǎn)彎，當(dāng)c按下時(shí)代表右轉(zhuǎn)彎，當(dāng)b按下是代表臨時(shí)剎車，由適當(dāng)?shù)拈T電路的組合來對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管和74ls194的控制。1.2.4 邏輯指示電路本設(shè)計(jì)采用6個(gè)發(fā)光二極管來代替汽車尾燈進(jìn)行邏輯電平顯示。1.3 單元電路設(shè)計(jì)1.3.1 時(shí)鐘產(chǎn)生電路由 ne555 構(gòu)成多諧振蕩器，電路如圖 3 所示。圖 3 時(shí)鐘產(chǎn)生電路接通電源之前，由于 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器處沒有工作電源，不能正常工作，輸出為高阻態(tài)，不能提供時(shí)鐘脈沖。當(dāng)接通電源瞬間，多諧振蕩器被觸發(fā)。其內(nèi)部的初始狀態(tài)是隨

10、機(jī)的，因此接通電源瞬間多諧振蕩器的輸出電平也是隨機(jī)的。接通電源后當(dāng)其內(nèi)部狀態(tài)穩(wěn)定，以腳與腳均為低電平時(shí)的狀態(tài)開始討論，根據(jù) 555 定時(shí)器的特性，輸出跳變到高電平。其內(nèi)部放電三極管截止，電容 c3 通過電阻 r3 和 r4 被電源充電。當(dāng)電容兩端電壓上升到 2/3vcc 時(shí)，腳與腳的電位也上升到 2/3vcc，根據(jù) 555 定時(shí)器的特性，輸出端腳變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電三極管導(dǎo)通，此時(shí)電容 c3 可以通過 r4 和三極管放電，使其兩端電壓下降。當(dāng)腳與腳的電位下降到 1/vcc 時(shí)，輸出端電位又跳變到高電平。就這樣一直重復(fù)上述過程循環(huán)往復(fù)，產(chǎn)生一定頻率的諧振波，根據(jù) r、c 的參數(shù)不同其振蕩的頻率可

11、以調(diào)整。由多謝振蕩器頻率公式 f=1/(ln2（r1+r2）c+ln2r2c)1.43/(r1+2r2)c 可知,這里取 r1=43k，r2=50k，c=10uf，濾波電容為 0.01uf。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的信號(hào)頻率約為 1hz。1.3.2 循環(huán)電路汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，在右轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制下，右側(cè)三個(gè)尾燈如圖 4 所示右循環(huán)點(diǎn)亮。圖 4 汽車尾燈右循環(huán)亮滅汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，在左轉(zhuǎn)彎開關(guān)控制下，左側(cè)三個(gè)尾燈也如圖4所示周期性亮滅。由74ls194移位寄存器構(gòu)成的循環(huán)移動(dòng)電路，可實(shí)現(xiàn)此功能，即qaqbqc按100110111000循環(huán)移動(dòng)，當(dāng)1時(shí)發(fā)光二極管熄滅，當(dāng)0是發(fā)光二極管點(diǎn)亮。電路有時(shí)鐘脈沖信號(hào)控制。電路圖如

12、圖5所示。圖 5 循環(huán)電路1.3.3 控制電路本設(shè)計(jì)的控制電路是通過邏輯們電路來實(shí)現(xiàn)的。控制電路實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)a、b、c 都為 1 時(shí)，qaqbqc信號(hào)被隔斷，發(fā)光二極管熄滅；當(dāng) a=0,b=1，c=1 時(shí)，qaqbqc信號(hào)送到左邊的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管左循環(huán)閃爍；當(dāng) c=0,b=1,a=1 時(shí)，qaqbqc 信號(hào)送到右邊的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管右循環(huán)閃爍；當(dāng) b=0 時(shí)，qaqbqc信號(hào)被隔斷，同時(shí)時(shí)鐘信號(hào)送到 6 個(gè)發(fā)光二極管，6 個(gè)發(fā)光二極管出現(xiàn)周期性閃爍。控制左右轉(zhuǎn)彎的開關(guān)控制電路通過與非門和與門與 led 顯示電路的與非門相連來實(shí)現(xiàn)。控制剎車的開關(guān)控制電路通過與非門與脈沖信號(hào)相連

13、實(shí)現(xiàn)。電路圖如圖 6 所示。圖 6 控制電路1.3.4 邏輯電平指示電路由發(fā)光二極管來代替汽車尾燈，通過 200 歐限流電阻接到 vcc。當(dāng)輸入端位高時(shí)，燈滅；為低時(shí)，燈亮。電路如圖 7 所示。圖 7 邏輯電平指示電路1.4 完整電路及主要工作原理1.4.1 完整電路圖完整電路圖如圖 8 所示。圖 8 完整電路1.4.2 主要原理本設(shè)計(jì)的總原理圖如下圖 9開關(guān)控制電路移位寄存器 74194顯示驅(qū)動(dòng)電路l1l2l3 r1r2r3由 555 定時(shí)器產(chǎn)生方波圖 9 原理框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，led 燈閃爍要求應(yīng)如下表 1表 1 led 燈閃爍圖開關(guān)控制右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈a b c汽車運(yùn)行狀態(tài)r1r2r3l

14、1l2l31 1 1正常運(yùn)行燈滅燈滅0 1 1左轉(zhuǎn)彎燈滅l1l2l3l2l3l3全滅l1l2l31 1 0右轉(zhuǎn)彎r1r1r2r1r2r3全滅r1燈滅1 0 1剎車隨時(shí)鐘閃爍隨時(shí)鐘閃爍本設(shè)計(jì)用開關(guān) a,b,c 來控制左轉(zhuǎn)彎燈，剎車，右轉(zhuǎn)彎燈的變化。當(dāng) a 開關(guān)閉合時(shí)，由 74ls194 發(fā)出的循環(huán)信號(hào)送到左側(cè) 3 個(gè)發(fā)光二極管，左轉(zhuǎn)彎燈顯示的 3 個(gè)發(fā)光二極管按循環(huán)規(guī)律顯示。同樣，當(dāng) c 開關(guān)閉合時(shí)，右轉(zhuǎn)彎燈顯示的 3 個(gè)發(fā)光二極管按循環(huán)規(guī)律顯示，方向相同。當(dāng) b 開關(guān)閉合時(shí)，74ls194 被關(guān)斷送出全零信號(hào)，此時(shí)時(shí)鐘信號(hào)送到6 個(gè)發(fā)光二極管，6 個(gè)燈均按時(shí)鐘閃爍。1.5 元件參數(shù)74ls19

15、4 四位雙向移動(dòng)移位寄存器真值表如表 2 所示。表 2 74ls194 真值表inputsoutputsmodeserialparallelclears1s0clockleftrightabcdqaqbqcqdlxxxxxxxxxllllhxxlxxxxxxqa0qb0qc0qd0hhhxxabcdabcdhlhxhxxxxhqanqbnqcnhlhxlxxxxlqanqbnqcnhhlhxxxxxqbnqcnqdnhhhllxxxxxqbnqcnqdnlhllxxxxxxxqa0qb0qc0qd0引腳圖如圖 10 示。圖 10 74ls194 引腳圖74ls00 四與非門 功能表如表 3 所

16、示。表 3 74ls00 功能表inputsoutputabyllhlhhhlhhhl引腳圖如圖 11 所示。圖 11 74ls00 引腳圖74ls04 六非門 引腳圖如圖 12 所示。圖 12 74ls04 引腳圖74ls08 功能表如表 4 所示表 4 74ls08 功能表inputoutputabyllllhlhllkhh引腳圖如圖 13 所示。圖 13 74ls08 引腳圖ne555 引腳圖如圖 14 所示。圖 14 ne555 引腳圖2 仿真結(jié)果分析本報(bào)告運(yùn)用 multisim10 仿真軟件對(duì)部分電路進(jìn)行了仿真。2.1 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路仿真 仿真電路如圖 15 所示。圖 15 時(shí)鐘產(chǎn)

17、生仿真電路仿真波形結(jié)果如圖 16 所示。圖 16 時(shí)鐘產(chǎn)生電路仿真結(jié)果由圖 16 可知產(chǎn)生的脈沖頻率約等于 1hz。2.2 循環(huán)電路仿真仿真電路如圖 17 所示。圖 17 循環(huán)仿真電路仿真結(jié)果如圖 18 所示。圖 18 循環(huán)電路仿真結(jié)果由圖 18 可知 qaqbqc按 100110111000 循環(huán)移動(dòng)，完全符合設(shè)計(jì)要求。2.3 總電路仿真2.3.1 左右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真左轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真電路如圖 19 所示。圖 19 左轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真電路仿真結(jié)果如圖 20 所示。圖 20 左轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真結(jié)果由仿真結(jié)果可知將左轉(zhuǎn)彎鍵按下后，左尾燈實(shí)現(xiàn)循環(huán)。符合設(shè)計(jì)要求。由于左右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)原理相同，故這

18、里不再做右轉(zhuǎn)彎尾燈循環(huán)仿真。2.3.2 剎車尾燈閃爍仿真剎車尾燈閃爍仿真電路如圖 21 所示。圖 21 剎車尾燈閃爍仿真電路仿真結(jié)果如圖 22 所示。圖 22 剎車尾燈閃爍仿真結(jié)果由于三組信號(hào)完全重疊，這里只能看到一個(gè)波形，仿真結(jié)果說明發(fā)光二極管在同時(shí)閃爍，符合設(shè)計(jì)要求。3 實(shí)物和仿真性能根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電路。由設(shè)計(jì)原理對(duì)電路進(jìn)行仿真，得到結(jié)果證明所設(shè)計(jì)電路完全符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行實(shí)物制作。在制作是遇到很多問題。仿真真確，實(shí)物不一定能完好的實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)的要求。調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)芯片的選擇和電路布局至關(guān)重要。通過調(diào)試電路能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能，即通過三個(gè)按鍵來模擬左右轉(zhuǎn)彎信號(hào)以及剎車信號(hào)。

19、左右轉(zhuǎn)彎時(shí)，尾燈相應(yīng)的左右循環(huán)閃爍，剎車時(shí)所有尾燈同時(shí)閃爍。實(shí)物圖入下圖 23。圖 23 實(shí)物圖4 收獲、體會(huì)和建議這次的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)，是對(duì)我們這一學(xué)期學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)的一次檢測(cè)和考驗(yàn)。在這次課程設(shè)計(jì)中，通過到網(wǎng)上或圖書館中搜集資料，自己思考設(shè)計(jì)電路的原理與元器件的參數(shù)以及學(xué)習(xí)仿真軟件的使用方法等過程，鍛煉了我的獨(dú)立分析問題，思考問題、解決問題的能力。這次課程設(shè)計(jì)的題目是“汽車尾燈控制電路”，通過廣泛查閱各類資料，我對(duì)各種類型的車燈電路也有了一個(gè)較全面的了解和認(rèn)識(shí)，對(duì)其原理也有了一個(gè)較深刻的理解和掌握。首先，數(shù)字電路是一門理論性很強(qiáng)，同時(shí)實(shí)踐性也很強(qiáng)的的一門學(xué)科。學(xué)好數(shù)字電路不僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需要?jiǎng)邮值慕?jīng)驗(yàn)。只有多付出努力，多動(dòng)手才能有收獲。本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)就給了我們一個(gè)很好的實(shí)踐的機(jī)會(huì)。要完成課程設(shè)計(jì)，你需要先查資料 ，然后進(jìn)行方案的選擇和設(shè)計(jì)，再次進(jìn)行必要的仿真，最后進(jìn)行安裝調(diào)試。課設(shè)是使我們能夠去真正的來動(dòng)手獨(dú)立完成整個(gè)過程。這一點(diǎn)正是我們?cè)趯W(xué)習(xí)好理論只是后所欠缺的。其次，通過對(duì)電路原理的仿真，更進(jìn)一步了解了原理，對(duì)自己的理論學(xué)習(xí)起到了鞏固的作用。再次，在安裝調(diào)試過程中，可以發(fā)現(xiàn)理論上可行甚至是仿真結(jié)果正確的電路很有可能調(diào)試不出結(jié)果，這就需要我們來對(duì)電路進(jìn)行整體的分析，考慮到各個(gè)環(huán)節(jié)的影響，才能發(fā)現(xiàn)問題。最后，通過這次課程設(shè)