JINGGANGSHANUNIVERSITY《數字電路》課程設計報告

題目：汽車尾燈控制電路學號：1809106038姓名：吳邪班級：18通信一班教師：陳田

2020年06月07日目錄TOC\o"1-1"\h\u13395第一章汽車尾燈控制電路設計 第一章汽車尾燈控制電路設計1.1設計說明汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路，在日常的生活中有著很廣泛的用。汽車行駛時，會出現正常行駛、左轉彎、右轉彎、剎車四種情況，針對這四種情況可以設計出汽車尾燈的控制電路來表示這四種狀態。設計一個汽車尾燈控制電路，技術指標如下：假設汽車尾部左右兩側各有3個指示燈（用發光二極管模擬）；汽車正常運行時指示燈全滅；汽車左轉彎時，左側3個指示燈按左循環順序點亮；汽車右轉彎時，右側3個指示燈按右循環順序點亮；臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。在汽車行駛過程中，汽車尾燈會根據汽車行駛的狀態相應的發生改變1.2技術指標·汽車正常運行時指示燈全滅·汽車右轉時，右側三個指示燈按右循環順序點亮·汽車左轉時，左側三個指示燈按左循環順序點亮·汽車剎車時指示燈全亮第二章設計方案論證2.1可行性分析汽車尾燈控制電路主要由開關控制電路，三進制計數器，譯碼電路，顯示驅動電路構成。由于汽車左或右轉彎時，三個指示燈循環點亮，所以用三進制計數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亮。首先，設置兩個可控制的開關，可產生00、01、10、11四種狀態。開關置為00狀態時，表示汽車處于正常運行狀態。開關置為01狀態時，表示汽車處于右轉彎的狀態。開關置為10狀態時，表示汽車處于左轉彎的狀態。開關置為11狀態時，表示汽車處于剎車的狀態。其次，設計電路實現所需達到功能。三進制計數器可用兩片D觸發器構成。譯碼電路可用3線—8線譯碼器74LS138和6個與非門構成。顯示、驅動電路由6個發光二極管和6個反向器構成。即開關控制電路開關控制電路顯示、驅動電路三進制計數器譯碼電路圖2-１原理框圖2.2列出尾燈與汽車運行狀態表開關控制運行狀態左尾燈右尾燈S1S2D1D2D3D4D5D600正常運行燈滅燈滅01右轉彎燈滅按D4D5D6順序循環點亮10左轉彎按D3D2D1順序循環點亮燈滅11臨時剎車所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍圖2-2尾燈與汽車運行狀態表由于汽車左轉彎時，三個燈循環點亮，所以用三進制計數器控制譯碼電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。由此得出在每種運行狀態下，各指示燈與各給定條件（S1、S2、CP、Q1、Q0）的關系，即邏輯功能表如表2所示（表中0表示燈滅狀態，1表示燈亮狀態）。開關控制三進制計數器六個指示燈S1S2Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010001100001000000100000011000011000100001000010000011XXCPCPCPCPCPCP圖2-3汽車尾燈控制邏輯功能表2.3總體框架由上表得出總體框圖，開關控制電路開關控制電路顯示、驅動電路譯碼電路三進制計數器尾燈電路S1S2圖2-4總體框架設計單元電路3.1開關控制電路＆＆=1＆＆1S1S2+5v+5vGACP74LS8674LS0074LS10圖3-1開關控制電路圖電路通過控制開關A、B的斷開和閉合，實現正常行駛、左轉彎、右轉彎、剎車四種狀態。AB置為00狀態時，表示汽車處于正常運行狀態。AB置為01狀態時，表示汽車處于右轉彎的狀態。AB置為10狀態時，表示汽車處于左轉彎的狀態。AB置為11狀態時，表示汽車處于剎車的狀態。開關控制電路。設74LS138和顯示驅動電路的使能端信號分別為G和A，根據總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（S1、S2、CP）的真值表，結果整理得邏輯表達式為：由上式得開關控制電路開關控制CP使能信號S1S2GA00×0101×1110×1111CP0CP圖3-2開關控制電路真值表3.2譯碼、顯示驅動電路U1U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5VCC5VR3200R4200R5200R6200R7200R8200U4A74LS00DU5A74LS00DU6A74LS00DU7A74LS00DU8A74LS00DU9A74LS00DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04DU14A74LS04DU15A74LS04DLED1LED2LED3LED4LED5LED6VCC28272625242322212019181716141312111098765430CＢAＧ圖3-3譯碼、顯示驅動電路3.3三進制計數器U2AU2A74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2U2B74LS76D1J41Q15~1Q141K16~1CLR31CLK1~1PR2VCC5VVCC312AB圖3-4三進制計數器三進制計數器電路可由雙JK觸發器74LS76構成。1J1J1K1Q12J2K2Q274LS76“1”“1”CPQ0Q174LS76圖3-5雙JK觸發器７４LS７６采用CP下降沿觸發的JK觸發器，當CP由1跳變為0時，觸發器的輸出依據J和K的狀態而定。JK說明0011010101輸出狀態不變同J端狀態同J端狀態輸出狀態翻轉圖３－６J－K觸發器狀態表采用CP下降沿觸發的JK觸發器，當CP由1跳變為0時，觸發器的輸出依據J和K的狀態而定。由雙JK組成的三進制計數器的邏輯功能表汽車尾燈電路其顯示驅動電路由6個發光二極管和6個反相器構成，譯碼電路由3－8譯碼器74LS138和6個與非門構成。74LS138的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進制計數器的輸出端。當S1＝1，S2＝0時，使能信號A＝G＝1，計數器的狀態為00，01，10時，74LS138對應的輸出端、、依次為0有效（、、信號為“1”無效），即反相器G1～G3的輸出也依次為0，故指示燈D3→D2→D1按順序點亮示意汽車左轉彎。若上述條件不變，而S1＝0，S2＝1時，則74LS138對應的輸出端、、依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點亮示意汽車右轉彎。當G＝0，A＝1時，74LS138的輸出端全為1，G1~G6的輸出端也全為1，指示燈全滅；當G＝0,A=CP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。圖３－７汽車尾燈顯示驅動電路3.4時鐘脈沖電路由555定時器構成的多諧振蕩器電路如圖所示。28.86k28.86kR157.72kR210nFC10nFCf12VVsLM555CMTimerGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI208761CP圖３－８５５５定時器構成多諧振蕩電路接通電源后，電容C被充電，Vc上升，當Vc上升到2/3Vcc時，觸發器被復位，此時Vo為低電平，電容C通過R2和T放電，使Vc下降。當Vc下降到1/3Vc時，觸發器又被復位，Vo翻轉為高電平。周期T為：T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C這樣，通過控制電容充放電時間，使多諧振蕩器產生時鐘信號。設計汽車尾燈總體電路GG16G15＋5V12111＆1＆1＆1＆1＆1＆Y2Y1Y0Y4Y5Y674LS138G1200×6D1~D6G1~G674LS04G7~G1274LS00125134678910+5V＆1J1K1Q12J2K2Q“1”“1”Q0Q174LS76AG＆＆&＝12G13G14＋5VCPG13~G1474LS00G16~G1774LS10G17A2A1A0G1574LS86S2S1圖４－１汽車尾燈總體電路圖第五章仿真與調試5.1性能的測試利用Multisim10進行測試和仿真。5.2安裝調試過程根據仿真電路圖，簡單改裝后將電路連至電子技術綜合實驗儀上。其中：

或非門，或門，與門，非門共同使用幾個有相應功能的集成電路。過程：從開關電路開始；完成555定時器的參數設置，并連接開關電路；測試555定時器的脈沖信號；完成74LS161的連接；完成兩個74LS138的連接；完成尾燈控制電路；最后檢測。5.3仿真電路圖經過多次調整，得到最終的模擬仿真圖如下：圖５－１模擬仿真圖通過改變K0，K1，K2開關的閉合情況，得到對應編碼的車輛運行狀態下，尾燈的狀態。得到功能表如下：狀態編碼K2K1K0狀態0000正常1001正常2010左轉3011左轉，剎車4100右轉5101右轉，剎車6110剎車7111倒車圖５－２汽車尾燈控制電路功能表詳細說明如下：狀態0和1汽車正常行駛時，汽車尾部左右兩側的指示燈不亮狀態；狀態2汽車左轉彎行駛時(同時啟動計時系統)，左側3個指示燈按左循環順序點亮，右側的指示燈全滅；狀態3左轉彎剎車時，左側的三個尾部燈順序循環點亮，右側的燈全亮。狀態4汽車右轉彎行駛時(同時啟動計時系統)，右側3個指示燈按右循環順序點亮，左側的指示燈全滅；狀態5右轉彎剎車時，右側的三個尾部燈順序循環點亮，左側的燈全亮.狀態6汽車臨時剎車時，所有指示燈同時處于閃爍狀態。狀態7倒車時，尾部左右兩側各一個燈處于閃爍狀態。第六章心得體會這次總的說來收獲很大，但在獨立設計過程中著實也遇到了不少困難。比如開始時不知用什么邏輯器件使輸出為001、010、100的循環，以使指示燈按一定的順序依次點亮，后經過與同學的討論最終使問題得到了解決，我想這也是最吸引我們的地方，當真正投入時才發現樂在其中。一開始對軟件不熟悉，剛進行上機設計時很不順手，遇到不少麻煩，經過自己的學習和老師的指導，才完成了電路的設計并成功進行了仿真。通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關數字集成芯片應用方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真摯，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。在課程設計過程中，我們不斷發現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調試環節，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。設計讓我感觸很深。通過這次課程設計，掌握了數字基本儀器儀表的使用方式及其74系列的部分芯片的使用，熟悉了電子設計的一般步驟和方法；科研過程的艱辛和思考對科研的重要性，及其如何提高實際解決問題的能力和水平，掌握了自主查詢資料，身體力行解決問題的能力。也了解了所學課程在實際生活中的應用。在此次課程設計中不僅培養了獨立思考、動手操作的能力，其他各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這也是之后最讓我們受益匪淺的。要面對社會的挑戰，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能苦中作樂。附錄實物實驗設備：名稱數量參數及其備注74LS1382555定時器174