1、电子技术课程设计汽车尾灯课程设计报告成绩 课 程 设 计 说 明 书课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 汽车尾灯电路设计 学 生 姓 名： 专 业： 电气工程与自动化 学 号： 312008* 指 导 教 师： 赵 梅 日期：2010年 6月 18 摘要课程设计作为数字电子技术和模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 本文介绍了一种通过TTL系列产品设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法。主要阐述了如何通过555系列来制作脉冲产生器，如何利用J-K触发
2、器改制三进制的计数器和译码器的使用等一系列方法。实验通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现了汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶，左拐弯，右拐弯，临时刹车。关键字：汽车尾灯，脉冲，计数器，译码器，行驶情况AbstractCurriculum design as a simulation of digital electronic technology and electronic technology an important component of the course, on the one hand, the purpose of enabling us to further understa
3、nding 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 abilities. This article describes a series of product design through simulation TTL auto tai
4、llight 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 vehicle through the light-emitting diode taillights to achieve a moving car when the
5、four cases: the normal traffic, left turn, right turn, temporary brake.Keywords: auto lamps, pulse, counters, decoders, traffic situation. 目 录 1 前言 12总体方案设计 22.1 方案论证 22.2 方案选择 23 单元模块模块设计 53.1 三进制计数器电路 53.2 时钟脉冲电路 53.3 汽车尾灯电路 63.4 开关控制电路 83.5 尾灯状态显示电路的设计 94 元器件选择和参数计算 104.1 秒脉冲电路部分 104.2 三进制计数器电路部分
6、 115 电路实验仿真和测试 136设计总结 147 参考文献 15附录：电路原理图 161 前言1.1序言汽车尾灯控制电路是数字电路在交通自动控制电路中的典型应用，此系统基本上是模拟汽车运行中的实际情况设计的汽车尾灯，一般都有左、右各三个灯。当人们看到灯的不同形式的亮、灭、闪烁时，就知道该驾驶员要惊醒的操作意图，即左转弯、右转弯或刹车。此电路系统是利用基本的门电路和触发器设计的一个数字系统，既有组合逻辑，又有时序逻辑。汽车尾灯控制器是针对课程设计的要求，通过小组讨论，筛选，改进，元件的选择，Proteus仿真，最终书写设计报告。通过汽车尾灯控制电路设计的综合环节，还可以使我们了解各功能电路间
7、的相互影响，掌握各功能电路之间参数的衔接和匹配关系，以及模拟电路和数字电路自荐的结合，提高我们对单元功能电路的理解和灵活应用的能力及综合运用知识的能力，为今后进行复杂的综合型电子系统的设计和调试打下基础。因我们水平有限，报告中难免存在错误，恳请老师给予批评指正。2 总体方案设计2.1方案比较方案一：用三进制计算器为74LS138提供输入，同时用两个开关控制状态，即本次设计采用的实现方案。（1） 列出尾灯与汽车运行状态表 开关控制运行状态左尾灯右尾灯S1 S0 D4D5D6D1D2D3 0 0正常运行灯灭灯灭 0 1右转弯灯灭按D1D2D3顺序循环点亮 1 0左转弯按D4D5D6顺序循环点亮灯灭
8、 1 1临时刹车所有尾灯随时钟CP同时闪烁表2.1.1尾灯与汽车运行状态控制表（2）设计总体图框由于汽车左右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器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（S1、S0、CP、Q1、Q0）的关系，即逻辑功能表如表2.2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。由表2得出总体图框，如图2.1.2所示。开关控制三进制计数器尾灯右边尾灯左边尾灯S0 S1 Q0 Q1D1 D2D3D6D5D400 X X000000 1 0 001000000001000010001000010000000101000
9、0101000010011XXCPCPCPCPCPCP 表2.1.2 汽车尾灯控制逻辑功能表 图 2.1.3 汽车尾灯控制电路原理框图方案二：首先通过时序信号产生器产生脉冲信号，该信号提供74LS194和刹车时的输入信号。74LS194有四个输入端，接其中的三个001,010,100的循环信号，此信号提供左、右转时的原始信号。对信号进行分拣只有的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间的选择。最终要得到的信号即可输出到指示灯，实现所需功能。 图 2. 1.4 汽车尾灯控制系统整体框图2.2 方案论证方案一：本方案整个电路由时钟脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态
10、显示5部分组成。开关控制电路用两开关S1、S2 以及一些非门，与非门控制汽车尾灯的状态，四种数值刚好代表四种状态，三进制电路选用J、K触发器作为三进制计数器，译码与显示驱动电路选用74LS138，尾灯状态部分可以选用LED也可以使用灯泡。 方案二：本方案可分为四部分：时钟脉冲电路，电键部分，左转右转分拣电路，以及发光二极管部分。脉冲产生信号，此信号提供左、右转时的原始信号，对信号进行分拣只有的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间的选择。2.3方案选择上述两个方案设计思路相似，最大的区别就是，方案一使用74LS138，而方案二使用双向移位寄存器74LS194。由于本设计针对的是汽车尾灯的
11、设计，方案一比方案二更加简单，使用的器件少，具有更好的成本优势。基于上述比较，最后选择方案二。3.单元模块电路设计3.1三进制计数器电路三进制计数器电路可由双J-K触发器74LS76构成。如图3.1.1 图3.1.1三进制计数器3.2时钟脉冲电路 时钟脉冲电路可以选择使用555构成，通过管脚的连接可以构成一个多谐振荡器，设定好参数便可使输出频率每秒为1Hz。如图3.2.1 图3.2.1 555多谐振荡器3.3汽车尾灯电路汽车尾灯电路如图3.3.1所示，其显示电路有6个发光二极管构成；译码电路由3-8线译码器74LS138和6个与非门构成。74LS138的三个输入端C、B、A分别接S1、Q1、Q
12、0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1=0、使能信号A=G1=1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端Y0、Y1、Y2依次为0有效（信号为“1”无效），故指示灯D1D2D3按顺序点亮示意汽车右转弯。若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端依次为0，故指示灯D4D5D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G1=0，A=1时，74LS138的输出端全为1，指示灯全灭灯；当G1=0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。图3.3.1 74LS138译码器引脚图表3.3.2 74LS138功能表 图3.3.3 汽车尾灯控制电路3.4开关控制电路开关控制电路。设74
13、LS138和显示电路的使能端信号分别为G1和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G1、A与给定条件（S1、S0、CP）的真值表，如表3所示。由表3经过整理得逻辑表达式为 由上式得开关控制电路，如图3.4.1所示。 表3.4.1 逻辑功能表 图3.4.1 开关控制单元电路图3.5尾灯状态显示电路的设计尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和6个电阻组成，图3.9中，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。 图3.5.1 尾灯状态显示电路4.元器件选择和参数计算4.1秒脉冲电路部分 方案一：石英晶体振荡器；此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。所以此
14、电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路。方案二：由555定时器构成的多谐振荡器；由555定时器构成的多谐振荡器。555定时器的管脚图如图3.1所示。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，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。图3.1 555定时器的引脚图图4.1 555定时器的引脚图由于本次实验对脉冲的要求不高，同时为了保证二极管的
15、闪烁适宜，可以让脉冲周期设定为一秒左右即可。电路原理如图4.1.2所示。图4.1.2用NE555制作脉冲发生器的原理。计算频率可得：4.2三进制计数器电路部分三进制计数器的状态表如表4.2.1所示。现态次态Q1Q0Q1Q000010110100011dd 表4.2.1 三进制计数器的状态表方案一：由J-K触发器构成的三进制计数器；由于电路中只需采用一片双J-K触发器74LS76芯片即可（7476芯片引脚图如图3.7所示），因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。方案二：由D触发器构成的三进制计数器；两个D触发器可由一片双D触发器74LS74芯片实现，以及74LS00与非门和74LS04非门来
16、实现此电路。由于电路结构较之上一方案有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个），成本较高，因此不采用此方案。图4.2.1为74LS76引脚图，利用74LS76实现三进制计数电路如图4.2所示。 图4.2.1 74LS76芯片引脚图 图3.5 三进制计数器 5.电路实验仿真和测试在使用protues软件进行仿真调试的时候，我们把LED换成了LAMP，去掉了原来LED下面的非门，而是将非门加在了控制电路部分的最后，把LAMP电源换位了地端，这样在不改变实验结果的情况下可以节约5个非门和一个电源。6 设计总结这次设计是通过查阅各种资料、以及同同学讨论并且独立思考设计出来的。在设计过程中，我用到了前一两个
17、学期所学过的数字电路部分中的各种芯片，如：74LS138和555定时器以及反相器74LS04等。因此，我对他们的功能和运用有了更深一步的了解。同时通过软件proteus对电路进行模拟仿真，从而使设计结果得到了验证。通过这次课程设计环节，是我了解到模拟电路和数字电路之间的联系，是我对单元功能电路的了解和运用能力有了一定的提高。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力，现在设计已经做好了，自己感觉还是比较好的，虽然花了很多的时间，但学到了很多的东西，做课程时间的时候，自己把整个书本都看了几遍，增强了自己对知识的理解，很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了，在课程设计的过程中，我想了
18、很多种方案，对同一个问题（像反相器的接法）都想了很多不同的接法，运用不同的芯片进行了比较，最后还是采取了上面的方法进行连接，在连线过程中，经常会遇到一些问题，比如接错线，无意中删除了一些线之类的问题等，使自己感觉到有点点的力不从心，从开始到课程设计那天起，脑中天天都想到同样的问题，怎么去接线，怎么去把电路弄得更加简单，怎么别人跟容易更懂，但似乎时间过得真的很快，我用了好几天才把它完全弄完，完成后，心里有一种说不出的高兴。当在设计过程中我们几个人的相互配合还是相当不错的，我们总结出来：电路仿真测试的时候一定要心细、眼明、头脑要清醒。仿真的时候会出现很多意向不到的问题，需要我们分析思考为什么会出现
19、这种现象，这个现象是什么原因引起的，针对这个现象我应该怎么去解决。很重要的一点就是我们要有耐性和毅力。电路有可能原理上是正确的，但是你就是仿真不出来，怎么办？这个时候就需要我们有耐心和毅力支持，在找对问题的关键所在的时候，我们要不断的去尝试，针对一个问题去寻求它的最佳解决方案。总之如下，这次课程设计基本上实现了汽车在运行时候尾灯点亮方式的各种情况，不足之处是：由于行车过程中都是用开关控制的，所以每一个开关应该有一个消除机械振动的装置，可以利用基本RS触发器来实现7 参考文献1康华光.电子技术基础(数字部分).第四版.北京:高等教育出版社,2000221IC中国电子网（）3阎石数字电子技术基础第四版北京：高等教育出版社，1998附录：汽车尾灯控制电路原理图 目 录1 前言 12总体方案设计 22.1 方案论证 22.2 方案选择 23 单元模块模块设计 53.1 三进制计数器电路 53.2 时钟脉冲电路 53.3 汽车尾灯电路 63.4 开关控制电路 83.5 尾灯状态显示电路的设计 94 元器件选择和参数计算 104.1 秒脉冲电路部分 104.2 三进制计数器电路部分 115 电路实验仿真和测试 136设计总结 147 参考文献 15附录：电路原理图 16
