车灯控制系统的设计剖析.docx
- 文档编号:15559183
- 上传时间:2023-07-05
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:323.12KB
车灯控制系统的设计剖析.docx
《车灯控制系统的设计剖析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《车灯控制系统的设计剖析.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
车灯控制系统的设计剖析
郑州科技学院
《数字电子技术》课程设计
题目 车灯控制系统的设计
学生姓名
专业班级
学号
院(系)
指导教师
完成时间2016年月日
1课程设计的目的……………………………………………………1
2课程设计的任务与要求…………………………………………1
2.1设计任务………………………………………………1
2.2设计要求………………………………………………1
3设计方案与论证……………………………………………………2
3.1设计分析………………………………………………2
3.2设计方案简介………………………………………………3
4设计原理及功能说明…………………………………………3
4.1设计系统的组成………………………………………………3
4.2系统的工作原理………………………………………………3
5单元电路的设计(计算与说明)……………………………4
6硬件的制作与调试………………………………………………6
7总结…………………………………………………………………8
参考文献…………………………………………………………………10
附录1:
总体电路原理图……………………………………………11
附录2:
实物图……………………………………………………………12
附录3:
元器件清单…………………………………………………13
1课程设计的目的
汽车技术的发展趋势是电子化、智能化、信息化和集成化当前国际汽车市场上,汽车电子化竞争非常激烈,电子控制系统的应用十分普遍。
统计数据表明,在国外著名汽车制造厂商中,每辆汽车平均消耗电子产品费用占整车的百分之三十左右,其中光微处理器多达五十多个,越是高档汽车电子化程度越高。
汽车电子最显著特征是向控制系统化推进。
用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统,正获得极其广泛的市场。
汽车未来的发展趋势是:
用电化学替代燃烧学,电子技术的比重将超过机械技术的比重(电子化),系统的运行由控制器群自动控制(智能化),控制群间的网络平台支持系统运行(信息化),采用高效紧凑的模块化设计(集成化和模块化)。
通过实验可以实现以学生自我训练为主的教学模式,更好的掌握试验原理、操作方法、步骤,全面了解仪器设备的性能并正确的使用仪器,锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力,提高学生的创新思维和实际动手能力,提高学生驾驭知识的能力,培养学生实事求是的科学态度,百折不挠的工作作风,相互协作的团队精神,勇于开拓的创新意识。
通过开展这项工作,将有利于培养社会所需要的高素质、创新型人才。
2课程设计的任务与要求
2.1设计任务
设计一个汽车灯光控制电路,用四个发光二极管模拟汽车左转弯尾灯、右转弯尾灯、刹车尾灯和夜间大灯,用开关选择控制汽车正常运行、左转弯、右转弯和刹车时尾灯的情况。
2. 2设计要求
①汽车正常运行时尾灯熄灭;
②汽车左转弯时左侧指示灯闪烁,右转弯时右侧指示灯闪烁,故障时两侧指示灯同时闪烁;
③汽车刹车时红灯亮,刹车片抬起时红灯熄灭;
④汽车夜间行车时可长亮起大灯。
3设计方案与论证
3.1设计分析
汽车尾灯设计状态如表3-1:
表3-1汽车尾灯显示状态变化表
开关控制
运行状态
左转弯
右转弯
S0S1
左侧尾灯
右侧尾灯
00
正常运行
灯灭
灯灭
01
右转弯
灯灭
闪烁
10
左转弯
闪烁
灯灭
11
临时刹车
同时闪烁
实验要求实现正常行驶、左转、右转、刹车这四种状态下汽车尾灯的显示情况。
我们可以用3个LED显示灯来模拟汽车的尾灯,左边一个,右边一个。
当汽车正常行驶,在两侧的LED灯全部熄灭;转向时,汽车对应一侧的灯闪烁;刹车情况下,两侧的灯全部闪,刹车灯亮。
完成这些要求,我们可以设计3个开关来模拟转向、刹车开关。
其中,K0 K1 控制汽车尾灯的左转(10), 控制右转(01),控制刹车(11)。
当所有开关为低电平时,表示汽车正常行驶;当有一个转向灯开关为高电平时,汽车相应一侧的灯循环点亮;当刹车开关为高电平时,6个灯同时闪。
这里,我们需要二大部件:
第一,尾灯电路,控制汽车的全灭、单侧循环点亮、全部闪这三种不同的状态;第二,开关控制电路,把K0、K1 通过组合逻辑电路来实现对尾灯电路的整体控制。
3.2设计方案简介
本次设计方案主要有三个模块:
开关控制电路、计数器电路和尾灯译码驱动电路。
通过把这三个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。
首先,由触发器构成计数器电路,来产生00,01,10,11这四种循环的序列,此信号提供转向时车灯闪烁的初始信号来源。
其次,通过K0 、K1 三个开关设计一个组合逻辑电路,控制尾灯电路,完成开关控制电路的设计。
这几步得到的信号即可输出到发光二极管上,实现所需功能。
4设计原理及功能说明
4.1设计系统的组成
此系统由CP脉冲电路、三进制计数电路、开关控制电路组成,通过两个开关键组合实现汽车正常运行、左转弯、右转弯和刹车四种情况,并通过发光二极管表现出来。
①开关控制电路设计:
电路需达到四个工作状态,通过开关电路控制选择部分电路是否正常工作,从而达到几种功能的选择。
②三进制计数器电路设计:
要实现三进制的计数器,故应采用两个触发器组成,并计算出激励方程中的J、K输入端。
③CP脉冲电路的设计:
由555定时器构成的多谐振荡器。
由于555定时器内部的比较器灵敏度高,功能灵活,而且当采用差分电路形式时,它所产生的振荡频率受电源电压的影响很小,所以由555构成的多谐振荡器作为CP脉冲源。
4.2系统的工作原理
电路由555定时器控制脉冲信号源的频率即实现了频率可调功能,三进制计数器和开关控制即可完成左右转弯时尾灯闪烁的功能。
当左转的开关接通时,左1显示为高电平,逻辑开关的其余输出均为零,则尾灯电路的左边部分启动,实现左转时左侧尾灯闪烁,右边部分不启动。
同理可知右转开关接通时右侧尾灯闪烁。
当制动开关接通时,逻辑开关的输出均为高电平,则两侧灯光同时闪烁。
5单元电路的设计
由于555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定,不易受干扰,而且本实验中控制电路对脉冲精度要求不高,只要能实现可调即可,故选择采用NE555构成多谐振荡器作为脉冲电路。
其原理电路图如图5-1:
图5-1由555构成的多谐振荡器
555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路,因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。
此电路后来竟风靡世界。
目前,流行的产品主要有4个:
BJT两个:
555,556(含有两个555);CMOS两个:
7555,7556(含有两个7555)。
555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V~16V工作,7555可在3V~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
其内部电路框图及外引脚排列图见图5-2:
图5-2555定时器的内部电路框图及外引脚排列图
555定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3,C2的反相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
它的各个引脚功能如下:
1脚:
外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。
2脚:
低触发端。
3脚:
输出端Vo。
4脚:
是直接清零端。
当端接低电平时基电路不工作,此时不论TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。
5脚:
VC为控制电压端。
若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。
6脚:
TH高触发端。
7脚:
放电端。
该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。
8脚:
外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5V~16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3V~18V。
6硬件的制作与调试
对由555定时器构成的多谐振荡器进行调试,如图6-1所示:
图6-1多谐振荡器的调试
由于接通电源瞬间,电容C来不及充电,电容器C1两端电压UC为低电平,小于(1/3)Vcc,故高电平触发端与低电平触发端均为低电平,输出端(OUT)输出UO为高电平,放电管截止。
这时,电源经R1,R2对电容C1充电,使电压Uc按指数规律上升,当Uc上升到(2/3)Vcc时,输出Uo为低电平,放电管导通,把Uc从(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态,其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。
充电时间常数为(R1+R2)C1。
由于放电管导通,电容C1通过电阻R2和放电管放电,电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关,放电时间常数随着C的放电,Uc不断下降,当Uc下降到(1/3)Vcc时,输出Uo为高电平,放电管截止,Vcc再次对电容C1充电,电路又翻转到第一暂稳态。
可以理解,接通电源后,电路就在两个暂稳态之间来回翻转,则输出端可得矩形波。
电路一旦起振后,Uc电压总是在(1/3~2/3)Vcc之间变化。
图6-2所示为其工作波形。
图6-2555定时器构成多谐振荡器的工作波形
7总结
通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识,并且将能够灵活运用已学到得有关知识并应用于实践。
同时也让我认识到团队协作所需要的各种能力,分工、沟通、组织、合作等。
这次设计不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。
在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。
学会了合作,学会了宽容,学会了理解,也学会了为人处事的态度。
在设计过程中虽然遇到了一些问题,但通过和同学一起查阅资料与讨论思考终找出了原因所在,将设计圆满完成。
本次课程设计中,我们这一小组的课题是:
车灯控制电路的设计。
通过一番努力基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,汽车右转弯时,右侧尾灯闪烁,车左转弯时,左侧尾灯闪烁,汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
从一开始接受课程设计任务,后着手建立设计框图,再到图书馆和网上查阅相关资料,确定电路图到最终模拟成功,每一步都必须认真仔细。
并且通过Multisim软件对电路进行模拟仿真,使设计结果得到验证。
此次设计让我感触很深,我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我了解到了模拟电路和数字电路之间的联系,使我对单元功能电路的理解和运用的能力有了进一步的提高;熟悉了电子设计的一般步骤和方法;明白了科研过程的艰辛和思考对科研的重要性,及其如何提高实际解决问题的能力和水平,掌握了自主查询资料,身体力行解决问题的能力。
也了解了所学课程在实际生活中的应用。
数字逻辑作为电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课,我们进行数字电子课程设计是我们理论联系实际的最好途径,将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去,这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论,更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件,掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法,为以后的学习奠定基础。
参考文献
[1]孙余凯.555时基电路识图[M].北京:
电子工业出版社,2007.1
[2]谢自美.电子线路设计·实验·测试[M].武汉:
华中科技大学出版社.2006:
76-77
[3]白中英.主编数学逻辑与数学系统[M].北京:
电子工业出版社.2009.342~344
[4]张庆双.实用电子电路200例[M].北京:
清华大学出版社.2004.49~77.
[5]邱关源,罗先觉.电路(第五版)[M].高等教育出版社,2009
[6]祁存荣.电子技术基础实验[M].武汉理工大学教材中心,2008
[7]毕满清.数字电子技术基础[M].北京:
电子工业出版社,2009
[8]康华光.电子技术基础[M].武汉:
高等教育出版,2006.1
[9]张旭东.数字电路和数字系统实验与课程设计实训教程[M].北京:
人民邮电出版社,2009
[10]陈光明.电子技术课程设计与综合实训[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2007
附录1:
总体电路仿真图
附录2:
实物图
附录3:
元器件清单
序号
名称
型号规格
数量
1
555定时器
NE555P
2
2
电阻
10k
2
3
电阻
100k
2
4
电阻
330
4
5
瓷片电容
0.01uf
2
6
电解电容
4.7uf
2
7
按键开关
3
8
发光二极管
4
9
万用板
1
10
电池
1.5V
4
11
导线
若干
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 车灯 控制系统 设计 剖析