汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計說明

1、.專業(yè)整理 .學(xué)號：課程設(shè)計題目汽車尾燈顯示控制電路設(shè)計學(xué)院信息工程學(xué)院專業(yè)通信工程班級通信 0805姓名指導(dǎo)教師劉建新2010年7月1日.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .目錄1 摘 要 12 設(shè)計 要 求與 思路 22. 1設(shè)計 目 的與 要 求 22. 2設(shè) 計思 路 構(gòu) 想 22.2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系22. 2. 2 汽車 尾燈 顯示 控制 功能 描述 2 3 單 元 電 路 設(shè) 計 43. 1 秒 脈 沖電 路 的 設(shè)計 43. 2 開 關(guān) 控 制 電 路 的 設(shè) 計 53. 3 三進 制 計數(shù) 器電 路的 設(shè)計 73. 4 譯碼與 顯示 驅(qū)動電路 的設(shè) 計 83. 5

2、尾燈狀態(tài) 顯示 電路 的設(shè) 計 1 04 電 路 仿 真 與 分 析 1 14. 1 電路 仿真 總電 路圖 1 14.2汽車 尾燈 顯示 控制 電路的 工作 原理 114. 3各 部 分 仿 真結(jié) 果 1 24. 4 仿 真 中 遇 到的 問 題 1 55元 器 件 清 單 1 66設(shè) 計體 會 1 6.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .7 附 錄 1 7參 考 文 獻 1 9.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .1 摘要課程設(shè)計作為數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)課程的重要組成部分 ，目的是一方面使我們能夠進一步理解課程內(nèi)容 ，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的方法，增加集成電路應(yīng)用知識 ，培養(yǎng)我們的實際動手能力以及分析

3、、解決問題的能力。本文介紹了一種通過 TTL 系列產(chǎn)品設(shè)計模擬汽車尾燈工作情況電路的方法 。主要闡述了如何通過 555 系列來制作脈沖產(chǎn)生器 ，如何利用 J-K 觸發(fā)器改制三進制的計數(shù)器和譯碼器的使用等一系列方法 。實驗通過發(fā)光二極管模擬汽車尾燈來實現(xiàn)了汽車在行駛時候的四種情況 ：正常行駛 ，左拐彎，右拐彎，臨時剎車。關(guān)鍵字：汽車尾燈 ，脈沖，計數(shù)器，譯碼器，行駛情況AbstractCurriculum design as a simulation of digital electronic technology and electronic technology an important c

4、omponent of the course, on the one hand, the purpose of enabling us to further understanding of course content, the basic digital system design and debugging methods, applications of integrated circuits to increase knowledge, foster the ability of our hands as well as analysis, problem-solving abili

5、ties.This article describes a series of product design through simulation TTL auto taillight circuit methods work. Mainly on how to produce 555 series pulse generator, how to make use of JK flip-flop ternary system decoder of the counters and the use of a range of methods. Experimental simulation of

6、 vehicle through the light-emitting diode taillights to achieve a moving car when the four cases: the normal traffic, left turn, right turn, temporary brake. Keywords: auto lamps, pulse, counters, decoders, traffic situation.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .2 設(shè)計要求與思路2.1 設(shè)計目的與要求設(shè)計目的 ：設(shè)計一個汽車尾燈顯示控制，實現(xiàn)對汽車尾燈狀態(tài)的控制。設(shè)計要求 ：在汽車尾部

7、左右兩側(cè)各有3 個指示燈 （假定用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車運行的狀況 ，指示燈需具有四種不同的狀態(tài) ： 汽車正向行駛時，左右兩側(cè)的指示燈處于熄滅狀態(tài) 。 汽車向右轉(zhuǎn)彎行駛時 ，右側(cè)的三個指示燈按右循環(huán)順序點亮 汽車向左轉(zhuǎn)彎行駛時 ，左側(cè)的三個指示燈按左循環(huán)順序點亮 汽車臨時剎車時 ，左右兩側(cè)指示燈處于同時閃爍狀態(tài)2.2 設(shè)計思路與構(gòu)想汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系為了區(qū)分汽車尾燈的 4 種不同的顯示模式 ，需設(shè)置 2 個狀態(tài)控制變量 。假定用開關(guān) K1 和 K0 進行顯示模式控制 ，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系 ，如表 2.1 所示 。表 2.1汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)（“

8、0”表示開關(guān)打開 ，“1”表示開關(guān)合上 ）開關(guān)控制汽車運行狀6 個發(fā)光二極管K1K0態(tài)D1 D2 D3D4 D5 D611正常運行燈滅燈滅10右轉(zhuǎn)彎按 D1、D2、D3燈滅順序循環(huán)點亮01按D4、D5、 D6 順左轉(zhuǎn)彎燈滅序循環(huán)點亮00臨時剎車所有尾燈同時按cp 閃爍.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .汽車尾燈顯示控制功能描述在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時由于3 個指示燈被循環(huán)順序點亮，所以可用一個三進制計數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出低電平，按要求順序點亮3 個指示燈 。設(shè)三進制計數(shù)器的狀態(tài)用 Q1 和 Q0 表示，可得出描述指示燈 D1 、D2、 D3 、D4 、D5 、D6 與開關(guān)控制變量 K1、K0，計

9、數(shù)器的狀態(tài) Q1 、Q0 以及時鐘脈沖 CP 之間關(guān)系的功能表如表 2.2 所示（表中指示燈的狀態(tài) “1”表示點亮 ，“0”表示熄滅）。表 2.2汽車尾燈顯示控制功能表控制變量計數(shù)器狀態(tài)汽車尾燈K1K0Q1Q0D1D2D3D4D5D611××000000001000001001010000100010000000010001010000101000000100××cpcpcpcpcpcp根據(jù)以上設(shè)計分析與功能描述，可以得出汽車尾燈顯示控制的結(jié)構(gòu)框圖，如下圖所示。.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .根據(jù)以上設(shè)計分析與功能描述，可得出汽車尾燈顯示控制的結(jié)構(gòu)框圖。整個電

10、路可由秒脈沖電路 、開關(guān)控制電路 、三進制電路 、譯碼與顯示驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示5 部分組成 。3 單元電路設(shè)計3.1 秒脈沖電路的設(shè)計由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 555 定時器的管腳圖如圖 3.1 所示 。由于 555 定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高 ，輸出驅(qū)動電流大 ，功能靈活 ，而且采用差分電路形式 ，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小 。所以由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定 ，不易受干擾 。因此采用此方案 。 圖 3.1 555 定時器的引腳圖圖 3.1 555 定時器的引腳圖由于汽車尾燈是的點亮是給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動作 ，所以汽車的尾燈在閃爍的

11、時候不能超過一定的頻率 ，但是頻率也不能太小 ，所以我們在設(shè)計的時候是采用的 555 定時器設(shè)計的一個脈沖產(chǎn)生源 ，占空比約為 50%，它產(chǎn)生的頻率 F 約為 2HZ。 然后通過計數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點亮的時候時間間隔約為 0.5S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作以采取相應(yīng)的動作從而避免交通事故的發(fā)生 。 參數(shù)設(shè)計計算公式.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .高電平時間 ：t ph0.7(R1R2 )C低電平時間 ：tpl0.72 CR2phDt R占 空比：t ph t plR1 2R2 設(shè)計最后圖形如右圖所示 ：高電平時間t ph =250.0ms低電平時間t pl =213.9ms占 空

12、比D=53.8%頻率F=2.158 電路原理如圖 3.2 所示 。圖 3.2 用 LM555 制作脈沖發(fā)生器的原理圖3.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計開關(guān)控制電路由74LS 集成芯片構(gòu)成 。設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為 G 和 F，G 與譯碼器 74LS138 的使能輸入端 G1 相連接， F 與顯示驅(qū)動電.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .路中與非門的一個輸入端相連接。由總體邏輯功能可知 ，G 和 F 與開關(guān)控制變量，K1、 K0 以及時鐘脈沖 CP 之間的關(guān)系如表 3.1 所示 。表 3.1使能控制信號與開關(guān)控制變量、時鐘脈沖的關(guān)系使能控制信開關(guān)控制時鐘脈沖電路工作狀態(tài)號K1K0CPGA11

13、15;01汽車正常行駛（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高 ，尾燈全部熄滅）汽車右轉(zhuǎn)彎行駛 （此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器10×11輸出，右側(cè)尾燈 D1、D2 、D3 在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮 ）汽車左轉(zhuǎn)彎行駛 （此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯01×11示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈 D4 、D5 、D6 在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮）汽車臨時剎車 （此時譯碼器不工作 ，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖 cp 通過顯示驅(qū)動電路中的與非門作用到反00cp0c

14、pcp 作用下相器輸出端 ，使左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖同時閃爍 ）.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .根據(jù) G 和 A 的邏輯表達式 ，可畫出開關(guān)控制電路 。 如圖 3.3 所示圖 3.3 開關(guān)控制電路.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .3.3 三進制計數(shù)器電路的設(shè)計三進制計數(shù)器的狀態(tài)表如表3.2 所示 。表 3.2 三進制計數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q1Q0Q1Q000010110100011××方案一：由 J-K 觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器；由于電路中只需采用一片雙 J-K 觸發(fā)器 74LS76 芯片即可 （ 7476 芯片引腳圖如圖 3.7 所示）， 因此電路結(jié)構(gòu)簡單 ，成本低 ，所以選用此方

15、案 。方案二：由 D 觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器；兩個 D 觸發(fā)器可由一片雙D 觸發(fā)器74LS74 芯片實現(xiàn) ，以及 74LS00 與非門和74LS04 非門來實現(xiàn)此電路 。由于電路結(jié)構(gòu)較之上一方案有點復(fù)雜 ，而且需要三個芯片（至少兩個 ），成本較高 ，因此不采用此方案。圖 3.4 為 74LS76 引腳圖，利用 74LS76實現(xiàn)三進制計數(shù)電路如圖3.5 所示 。圖 3.474LS76 芯片引腳圖.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖 3.5 三進制計數(shù)器3.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是 ：在開關(guān)控制電路輸出和三進制計數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供 6 個發(fā)光二極管控制信號 ，當(dāng)譯碼驅(qū)動

16、電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)二極管點亮 。 因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用 74LS138(其功能表如表 3.3 所示 )、6 個與非門和 6 個反相器構(gòu)成 。圖中 ，譯碼器 74LS138 的輸入端C、B、A 分別接 K1、 Q1、 Q0。 當(dāng) G=A=1 、K1=1 、K0=0 時，對于計數(shù)器狀態(tài) Q1Q0 為 00、01、 10，譯碼器輸出依次為 0，使得與指示燈 D1 、D2 、D3 對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平 ，從而使指示燈 D1、 D2、D3 依次順序點亮 ，示意汽車右轉(zhuǎn)彎 ；當(dāng)圖中 G=A=1 、K1=0 、K0=1 時，對于計數(shù)器狀態(tài) Q1Q0 為 00、01 、10，譯

17、碼器輸出依次為0，使得與指示燈 D4 、D5、 D6 對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平 ，從而使指示燈D4、 D5、 D6 依次順序點亮 ，示意汽車左轉(zhuǎn)彎 ；當(dāng)圖中 G=0 ，A=1 時，即 K1=K0=1 ，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，又因為 A=1, 所以指示燈全部熄滅 ；當(dāng)圖中 G=0 ，A=cp 時，即 K1=K0=0 ，使所有指示燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，所有.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .指示燈隨 cp 的頻率閃爍 。實現(xiàn)了 4 種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。表 3.3 為74LS138 譯碼器的功能真值表 。 74LS138 譯碼器引腳如圖 3.6 所示

18、 。由譯碼器構(gòu)成的顯示電路如圖3.7 所示圖 3.6 74LS138 譯碼器引腳圖表 3.3 74LS138 功能表.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖 3.7 74LS138 控制譯碼顯示電路3.5 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計尾燈狀態(tài)顯示電路可由 6 個發(fā)光二極管和 6 個電阻組成 ，圖 3.9 中，當(dāng) 6 個反相器的輸出為低電平時 ，相應(yīng)發(fā)光二極管被點亮 。.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖 3.8 二極管發(fā)光電位4 電路仿真與分析4.1電路仿真總電路圖圖 4.1 汽車尾燈顯示控制電路電路原理圖.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .4.2 汽車尾燈顯示控制電路的工作原理其工作原理圖如圖 4.1 所示，經(jīng)過以上所述的設(shè)計

19、內(nèi)容及要求的分析 ，可以將電路工作分成幾個步驟 ：首先，通過 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為 2Hz 的脈沖信號 ，該脈沖信號用于提供給雙 J-K 觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號 。其次，雙 J-K 觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器用于產(chǎn)生00 、01、 10 的循環(huán)信號，作為譯碼器的輸入信號 ，由于譯碼器是三個輸入端 ，最高位 C 接 K1，當(dāng) K1 閉合式，C=0 ，為低電平 ，前三個發(fā)光二極管可以被點亮 ；當(dāng) K1 打開時， C=1 ，為高點電平 ，后三個發(fā)光二極管可以被點亮 。譯碼器的使能輸入端 S2=S3=0 才能使譯碼器工作 ，同時當(dāng) S1（ G

20、）=0 時，輸出端均為高電平 ，發(fā)光二極管不亮 ；當(dāng) S1（ G） =1 時，譯碼器能正常輸出 ，能產(chǎn)生低電平使發(fā)光二極管點亮。最后，由開關(guān)控制部分的 K1 和 K0 來控制給出左轉(zhuǎn) 、右轉(zhuǎn)的原始信號 。當(dāng) K1=K2=1 ，開關(guān)都閉合時 ，G=0 ，譯碼器輸出端均為高電平 ，同時 A=1 ，發(fā)光二極管都不亮 ；當(dāng) K1=1 ，K0=0 時，即 K1 閉合， K0 打開，C=0 ，G=1 ，A=1 ，前三個發(fā)光二極管依次點亮 ；同理當(dāng) K1=0 ，K0=1 ，后三個發(fā)光二極管依次點亮 。當(dāng) K1=K0=0 ，G=0 ，A=ap ，六個發(fā)光二極管按 ap 閃爍 。4.3 各部分仿真結(jié)果 555

21、時序電路.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖 4.2 555 輸出波形由于 cp 信號需要的頻率控制在各位數(shù)為宜 ，設(shè)計的頻率為 2hz 。 由于 multisim 本身的仿真頻率慢 ，所以在圖上顯示的不明顯 ，輸出波形如圖 4.2 所示 。 發(fā)光二極管顯示K1=K0=1 ，發(fā)光二極管的點亮情況應(yīng)該為全部熄滅，如圖 4.3 所示圖 4.3 發(fā)光二極管顯示 （K1=K0=1 ）.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .K1=K0=0 時，發(fā)光二極管應(yīng)該按cp 循環(huán)點亮 ，結(jié)果如圖組 4.4 所示圖組 4.4K1=1 ， K0=0 時，汽車尾燈顯示為右轉(zhuǎn) ，前三個發(fā)光二極管依次點亮，如圖組4.5 所示 。.學(xué)習(xí)幫手 .專

22、業(yè)整理 .圖組 4.5K1=0 ， K0=1 ，汽車尾燈顯示為左轉(zhuǎn) ，后三個發(fā)光二極管依次點亮，如圖組 4.6所示.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖組 4.64.4 仿真中遇到的問題由于 multisim自身的頻率不好控制 ，頻率很慢，所以導(dǎo)致測試時發(fā)光二極管的變化頻率很慢 ，因此在測試時采用一個方波信號發(fā)生器 ，輸出 1Khz 的方波作為 cp 信號，如圖 4.7 所示 。圖 4.7 方波信號發(fā)生器5 元器件清單名稱規(guī)格數(shù)量.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .12 K1電阻20063.3K230 K1電容12 F110nf1開關(guān)-2發(fā)光二極管紅6NE555-174LS00-274LS04-174LS10-174LS138-174LS76-274LS86-1導(dǎo)線-若干6 設(shè)計體會數(shù)字邏輯是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進行數(shù)字電子課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際的最好途徑 ，將書本上的知識利用到實際的分析解決問題中去 ，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計的基本知識與理論，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)計的基本方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ) 。這次課程設(shè)計可以說喜憂參半，看似簡單的一塊電路板卻花費我好久的時間。雖然電路外觀不盡如人意，但成果是有目共睹的 和我猜測的一樣 ，我的二極管閃爍成功的光輝！從一開始接受課程任務(wù)，后著手建立設(shè)計框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查