汽車尾燈控制電路設(shè)計課程設(shè)計

1、汽車尾燈控制電路設(shè)計第1章 設(shè)計任務(wù)及要求1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個汽車尾燈控制電路，用六個發(fā)光二極管模擬汽車尾燈（左右各三個），用開關(guān)j1、j2選擇控制汽車正常運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時尾燈的情況。1.2設(shè)計要求1、汽車正常運(yùn)行時尾燈全部熄滅。2、汽車左轉(zhuǎn)彎時左邊的三個發(fā)光二極管按順序循環(huán)點(diǎn)亮。3、汽車右轉(zhuǎn)彎時右邊的三個發(fā)光二極管按順序循環(huán)點(diǎn)亮。4、汽車剎車時所有的指示燈隨cp脈沖同時閃爍。設(shè)計要求具體見表1-1。表1-1 汽車尾燈顯示狀態(tài)變化表開關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎j1 j2左邊尾燈d1 d2 d3右邊尾燈d4 d5 d60 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 1右轉(zhuǎn)彎燈滅按d4d5d6順序循環(huán)點(diǎn)亮

2、1 0左轉(zhuǎn)彎按d1d2d3順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅1 1臨時剎車所有尾燈同時閃爍第2章 設(shè)計方案2.1 汽車尾燈設(shè)計要求 汽車行駛時有正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和剎車四種情況，設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。1.汽車正常運(yùn)行時指示燈全滅2.汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮3.汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮4.汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍2.2 設(shè)計原理及原理框圖 汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路，三進(jìn)制計數(shù)器，譯碼、顯示驅(qū)動電路組成。由于汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時，三個指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計數(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

3、可控的開關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)。 開關(guān)置為00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)； 開關(guān)置為01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)； 開關(guān)置為10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)； 開關(guān)置為11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。三進(jìn)制計數(shù)器可由j-k觸發(fā)器構(gòu)成；譯碼電路可用譯碼器74ls138和6個與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管和6個反向器構(gòu)成。原理圖如2-1所示：脈沖發(fā)生電路三進(jìn)制計數(shù)器 開關(guān)控制電路譯碼顯示驅(qū)動電路圖 2-1 原理框圖第3章 電路設(shè)計3.1 譯碼、顯示驅(qū)動電路 譯碼器是一種具有“翻譯”功能的邏輯電路，這種電路能將輸入二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)，按照其原意翻譯成對應(yīng)的輸出信號

4、。有一些譯碼器設(shè)有一個和多個使能控制輸入端，又成為片選端，用來控制允許譯碼或禁止譯碼。74ls138是一種譯碼器 ，由于74ls138有3個輸入端、8個輸出端，所以，又稱為3線8線譯碼器。三個輸入端cba共有8種狀態(tài)組合（000111），可譯出8個輸出信號y0y7。這種譯碼器設(shè)有三個使能輸入端，當(dāng)e1與e2均為0，且e1為1時，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當(dāng)譯碼器被禁止時，輸出高電平。當(dāng)一個選通端e1為高電平，另兩個選通端e2和e3為低電平時，可將地址端a、b、c的二進(jìn)制編碼在y0至y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：abc=110時，則y6輸出端有效，輸出低電平信號。圖3-1所示為74l

5、s138的引腳圖。圖中a、b、c為譯碼地址輸入端；e1、e2、e3三個端口為選通端；y0y7為譯碼輸出端（低電平有效）。表3-1為3線8譯碼器74ls138的功能表。圖3-1 74ls138的引腳圖表3-1 74ls138的功能表使能端輸 入輸 出e3e2/e1abc/y0/y1/y2/y3/y4/y5/y6/y7xhxxxhhhhhhhhlxxxxhhhhhhhhhlllllhhhhhhhhlllhhlhhhhhhhllhlhhlhhhhhhllhhhhhlhhhhhlhllhhhhlhhhhlhlhhhhhhlhhhlhhlhhhhhhlhhlhhhhhhhhhhl表中h表示高電平，l表示

6、低電平。在本次設(shè)計中，通過控制3線8線譯碼器74ls138的輸出端有效(低電平)輸出，選擇性點(diǎn)亮發(fā)光二級管。譯碼與驅(qū)動顯示電路采用74ls138、六個與非門和六個反相器組成。74ls138的三個輸入端c、b、a分別接入s0、q1、q0,當(dāng)s1=1，s0=0時，使能端信號a=g=1,計數(shù)器的狀態(tài)為00、01、10時，譯碼器對應(yīng)輸出端y0、y1、y2依次為低電平有效,經(jīng)與非門及使得與r3、r4、r5相連的指示燈d1d2d3按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。同理當(dāng)s1=0，s0=0的時候指示燈d4d5d6按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)g=0,a=1時，74ls138的輸出端全為1，為高電平，此時指

7、示燈全滅，示意汽車正常行駛。而當(dāng)g=0,a=cp時，所有指示燈將隨cp的頻率循環(huán)閃爍，示意汽車緊急剎車。其譯碼顯示驅(qū)動電路圖如圖3-2所示:圖3-2譯碼、顯示驅(qū)動電路圖3.2 j-k觸發(fā)器jk觸發(fā)器是數(shù)字電路觸發(fā)器中的一種電路單元。jk觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能，在各類集成觸發(fā)器中，jk觸發(fā)器的功能最為齊全。在實際應(yīng)用中，它不僅有很強(qiáng)的通用性，而且能靈活地轉(zhuǎn)換其他類型的觸發(fā)器。由jk觸發(fā)器可以構(gòu)成d觸發(fā)器和t觸發(fā)器。圖3-3為jk觸發(fā)器的邏輯符號。jk觸發(fā)器的狀態(tài)方程為： 這里表示現(xiàn)態(tài)，表示次態(tài)。現(xiàn)態(tài)表示時鐘脈沖來到之前的觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，次態(tài)表示時鐘脈沖來到之后的狀態(tài)10-11。圖

8、3-3 jk觸發(fā)器邏輯符號1、鐘控jk觸發(fā)器的電路如圖3-4所示，門g1和g2構(gòu)成基本rs觸發(fā)器，門g3和g4構(gòu)成觸發(fā)器引導(dǎo)電路。圖3-4 鐘控jk觸發(fā)器電路圖當(dāng)cp=0使，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當(dāng)cp=1時，觸發(fā)器接受輸入激勵，發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。根據(jù)基本觸發(fā)器的狀態(tài)方程 可以得到當(dāng)cp=1時 2、主從型jk觸發(fā)器電路圖如圖3-5所示。它由兩個可控rs觸發(fā)器串聯(lián)組成，分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。j和k是信號輸入端。時鐘cp控制主觸發(fā)器和從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)。圖3-5 主從jk觸發(fā)器當(dāng)cp=0時，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，從觸發(fā)器輸出狀態(tài)與主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)相同。當(dāng)cp=1時，輸入j、k影響主觸發(fā)器，而從觸發(fā)器狀

9、態(tài)不變。當(dāng)cp從1變成0時，主觸發(fā)器的狀態(tài)傳送到從觸發(fā)器，即主從觸發(fā)器是在cp下降沿到來時才使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的。下面分四種情況來分析主從型jk觸發(fā)器的邏輯功能。(1) j=l，k=l設(shè)時鐘脈沖到來之前(cp=0)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。這時主觸發(fā)器的r=k，q=0；s=j，時鐘脈沖到來后(cp=l)，主觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。當(dāng)cp從1下跳為0時，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的r=0，s=1，它也翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。反之，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1?？梢酝瑯臃治?，主、從觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)成0態(tài)?？梢?，jk觸發(fā)器在j=1，k=1的情況下，來一個時鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次，即,具有計數(shù)功能。(2) j=0，k=0設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，

10、當(dāng)cp=1時，由于主觸發(fā)器的r=0，s=0，它的狀態(tài)保持不變。當(dāng)cp下跳時，由于從觸發(fā)器的r=1，s=0，它的輸出為0態(tài)，即觸發(fā)器保持0態(tài)不變。如果初始狀態(tài)為1，觸發(fā)器亦保持1態(tài)不變。(3) j=1，k=0設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。當(dāng)cp=l時，由于主觸發(fā)器的r=0，s=1，它翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。當(dāng)cp下跳時，由于從觸發(fā)器的r=0，s=1。也翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1，當(dāng)cp=1時，由于主觸發(fā)器的r=0，s=0，它保持原態(tài)不變；在cp從1下跳為0時，由于從觸發(fā)器的r=0，s=1，也保持1態(tài)。(4) j=0，k=1設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1態(tài)。當(dāng)cp=1時，由于主觸發(fā)器的r=1，s=0，它翻轉(zhuǎn)成0態(tài)

11、。當(dāng)cp下跳時，從觸發(fā)器也翻轉(zhuǎn)成0態(tài)。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0態(tài)，當(dāng)cp=1時，由于主觸發(fā)器的r=0，s=0，它保持原態(tài)不變；在cp從1下跳為0時，由于從觸發(fā)器的r=1，s=0，也保持0態(tài)。要實現(xiàn)三進(jìn)制計數(shù)，其狀態(tài)圖如表3-2所示:表3-2 三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)qn次態(tài)qn+1q1q0q1q0000101101000根據(jù)jk觸發(fā)器的狀態(tài)激勵方程可得出：j=q0n k=q1n三進(jìn)制計數(shù)器可由兩個jk觸發(fā)器連接實現(xiàn)。其電路圖如3-6所示:圖3-6 jk觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器電路圖3.3 開關(guān)控制器件及電路3.3.1 與非門74ls00 與非門是與門和非門的結(jié)合，先進(jìn)行與運(yùn)算，再進(jìn)行非運(yùn)算。與

12、運(yùn)算輸入要求有兩個，如果輸入都用0和1表示的話，那么與運(yùn)算的結(jié)果就是這兩個數(shù)的乘積。如1和1（兩端都有信號），則輸出為1；1和0，則輸出為0；0和0，則輸出為0。與非門的結(jié)果就是對兩個輸入信號先進(jìn)行與運(yùn)算，再對此與運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行非運(yùn)算的結(jié)果。如圖3-7和圖3-8為與非門兩種邏輯符號表示。在圖3-7和圖3-8中，a、b為輸入端，c為輸出端。圖3-7 與非門邏輯符號1圖3-8 與非門邏輯符號2與非門的狀態(tài)方程為:。其真值表如表3-3所示:表3-3 與非門真值表abc001011101110由與非門真值表3-3可得：輸入有0則輸出1，輸入全為1才輸出0。3.3.2 異或門74ls136 異或門（exc

13、lusive-or gate，簡稱xor gate，又稱eor gate、exor gate）是數(shù)字邏輯中實現(xiàn)邏輯異或的邏輯門，有2個輸入端、1個輸出端。若兩個輸入的電平相異，則輸出為高電平1；若兩個輸入的電平相同，則輸出為低電平0。圖3-9和圖3-10分別為異或門的兩種邏輯符號表示: 圖3-9 異或門邏輯符號1圖3-10 異或門邏輯符號23.3.3開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路通過控制開關(guān)j1和j2的開通于關(guān)斷，實現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。 j1、j2置于00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)； j1、j2置于01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)； j1、j2置于10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎

14、狀態(tài)； j1、j2置于11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。如圖3-11所示：圖3-11開關(guān)控制電路圖3.4 主要原理及電路圖實現(xiàn)的主要功能是通過開關(guān)控制從而實現(xiàn)汽車尾燈的點(diǎn)亮方式。根據(jù)功能表具體實現(xiàn)如下：當(dāng)j1,j2=00時候汽車處于正常行駛，尾燈完全處于熄滅狀態(tài)，所以要通過74138譯碼后為不做任何處理。當(dāng)j1,j2=10時候汽車左轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈的左面3個燈按照d1d2d3全滅d1.順序循環(huán)點(diǎn)亮，具體實現(xiàn)通過74138對001的譯碼然后通過低電平y(tǒng)1通過一個非門控制計算器74161的ent和enp端開始計數(shù)，從而控制點(diǎn)亮方式。循環(huán)計數(shù)就實現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個過程。當(dāng)j1,j2=01 時候汽車右轉(zhuǎn)，

15、所以汽車尾燈右面 3 個燈按照 d4d5d6全滅d6順序循環(huán)點(diǎn)亮，具體實現(xiàn)是通過 74138 對“010”譯碼為“11111011”然后通過譯碼后的低電平 y2 通過一個非門控制計數(shù)器 74161 的ent 和 enp 端開始計數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計數(shù)范圍為 0000（全滅）0001（r1 點(diǎn)亮）0010（r1r2 點(diǎn)亮）0011（d4d5d6 點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計數(shù)就實現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個過程。當(dāng) j1,j2=11汽車處于剎車狀態(tài)或者處于檢測汽車尾燈是否正常，所以汽車的尾燈全亮，具體實現(xiàn)是通過 74138 對“011”譯碼為“11110111”然后通過譯碼后的低電平

16、y3 通過一個非門直接控制所有的尾燈點(diǎn)亮?？傮w電路圖如3-12所示：圖 3-12 總體電路圖第4章 電路測試與仿真汽車四種行駛狀態(tài)的仿真結(jié)果如圖所示：開關(guān)j1、j2都斷開，汽車正常行駛，所有尾燈d1d6熄滅圖4-1 正常行駛仿真電路圖開關(guān)j1斷開，j2閉合，汽車右拐彎，尾燈d4d6循環(huán)閃爍，d1d3熄滅。圖4-2 右拐仿真電路圖開關(guān)j1閉合，j2斷開，汽車左拐彎，尾燈d1d3循環(huán)閃爍，尾燈d4d6熄滅。圖4-3 左拐仿真電路圖開關(guān)j1、j2都閉合，汽車緊急剎車，所有尾燈d1d6循環(huán)閃爍。圖4-4 緊急剎車仿真電路圖心得體會很快一周的課程設(shè)計就結(jié)束了，雖然是在計算機(jī)上模擬的設(shè)計,但總的說來收獲不

17、小，不能說設(shè)計的過程中是一帆風(fēng)順的，開始時也沒太在意，后來到連接電路圖的時候覺得遇見了好多沒想到的問題，當(dāng)用multisim進(jìn)行仿真時，就出現(xiàn)了許多錯誤。于是在課程設(shè)計的第二天我專門的對multisim7軟件進(jìn)行了操練，當(dāng)我熟悉了之后用起來就比較得心應(yīng)手了。也發(fā)現(xiàn)用計算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計的好處，使產(chǎn)品的設(shè)計成本大大的降低。我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正的進(jìn)行產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)時利潤是相當(dāng)大的。當(dāng)我投入設(shè)計時才發(fā)現(xiàn)樂在其中，這次實驗是我們對書本中學(xué)到的各個部分原理的一次綜合的運(yùn)用，在書本中我們看那些原理有老師的講解我們理解起來并不一定十分的困難，但是當(dāng)我們將那些知識綜合運(yùn)用的電路的設(shè)計中確實有了很多

18、意想不到的困難。實踐出真知，通過這次電路的設(shè)計讓我學(xué)到了書本中沒有的很多東西，我想最主要的就是一種綜合能力的提升。我認(rèn)為這樣的電路設(shè)計很有現(xiàn)實意義，這樣的教學(xué)方法對于提升同學(xué)們的綜合運(yùn)用能力也是行之有效的，是非常值得推廣的。如果在講課過程中能夠運(yùn)用部分內(nèi)容穿插一些小設(shè)計，或者讓同學(xué)們自己回去設(shè)計一些小電路，并且通過老師的指導(dǎo)演示出來，我想不僅能調(diào)動同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，而且還能培養(yǎng)出同學(xué)們的創(chuàng)新設(shè)計能力。課程設(shè)計是一個增長知識的課堂，在此過程當(dāng)中不斷的認(rèn)識自己，了解自己，提高自己，無論是在學(xué)習(xí)和生活中都要有所收獲，真正的做到整個實驗過場對自己整個人生都有所影響，有所回報，這樣才能使整個過程更加的有意義，也使自己的人生更加的充實。在此設(shè)計當(dāng)中，在克服重重困難的同時也使我看到了學(xué)習(xí)的樂趣，為以后的學(xué)習(xí)工作打下了堅實的基礎(chǔ)，為以后的工作與學(xué)習(xí)贏得了必要的信心與決心。 總的說來，這次課程設(shè)計還是比較順利的。只是在測試階段遇到一點(diǎn)問題，其他階段還是完全符合預(yù)定計劃的，并沒有因為什么問題而耽誤進(jìn)程。這次課程設(shè)計，雖然短暫。但卻是我們第一次的設(shè)計電路。以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實際中實現(xiàn)。在設(shè)計過程中，遇到了書本中不曾學(xué)到的情況。同時，我們也可以在網(wǎng)上搜索大量的資料和信息,