汽车尾灯控制实验报告.doc

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1、武汉工程大学 计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称： 数字系统综合设计 设计题目： 汽车尾灯逻辑控制电路设计 学生学号： 专业班级： 2010级计算机工程03班 学生姓名： 孔晓君 学生成绩： 指导教师（职称）： 王会清 （副教授） 课题工作时间： 2012-6-18 至 2012-6-29 0说明：1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个设计期间的平时表现、设计完成情况、报告的质量及答辩情况，给出客观

2、、全面的评价。4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。6、平时表现成绩低于6分的学生，其综合设计成绩按不及格处理。7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。成绩评定表学生姓名： 学号： 班级： 类别合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注平时表现1010按时参加综合设计，无旷课、迟到、早退、违反实验室纪律等情况。完成情

3、况3020按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求。10能对其设计内容进行详细、完整的介绍，并能就指导教师提出的问题进行正确的回答。报告质量3510报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理；报告字数符合相关要求，工整规范，整齐划一。5课题背景介绍清楚，综述分析充分。5设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强，具有说服力。5符号统一；图表完备、符合规范要求。5能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果。5参考文献数量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。答辩情况2510在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确

4、，条理清晰。15在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。总评成绩： 分 补充说明： 指导教师： （签字）日 期： 年 月 日答辩记录表学生姓名： 学号： 班级： 答辩地点： 答辩内容记录：答辩成绩合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注2510在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。15在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。答辩小组成员（签字）： 年 月 日指导教师评语指导教师： （签字）日 期： 年 月 日一、综合设计目的、条件、任务和内容要求： 本综合设计的目的是：要求了解汽车尾灯控制电路的工作原理，掌握其外围电路的设

5、计与主要性能参数的测试方法；要求掌握基于单片机或数字集成电路的汽车尾灯控制器的设计方法与数字电子线路系统的装调技术。 设计任务主要是：运用所学的理论知识，设计一种通过TTL 系列逻辑门级时序逻辑芯片设计模拟汽车尾灯工作情况电路。通过制作脉冲产生器，任意进制的计数器和译码器的改用等一系列方法，以及显示驱动和模式控制的电路设计来完成任务。设计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，紧急刹车。具体要求如下：1. 设汽车尾部左右两侧各有3 个指示灯（用发光管模拟），要求是：（1）汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。（2）当汽车右转弯时，右侧3 个指示灯按右循顺序点

6、亮。（3）当汽车左转弯时，左侧3 个指示灯按左循顺序点亮。（4）临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。2. 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。3. 绘制总体电路原理图。 汽车尾灯是汽车的主要部分，也发挥着重要的作用，尾灯的指示灯按正常指定闪烁将会避免很多事故的发生。汽车尾灯控制电路是数字电路在交通控制电路中的典型应用，本设计基本上模拟了汽车运行过程中的实际状况，一般有左右各三个灯，当人们看到灯不同形式的亮灭闪烁时，就会知道驾驶员的操作意图，即行驶、左转、右转及刹车。设计方法和步骤是：分析设计任务和性能指标，选择总体方案，设计单元电路，选择器件，计算参数，

7、画总体电路图。进行仿真试验和性能测试。实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，需要灵活掌握。 设计过程中，往往有多种方案可以选择，应针对任务要求，查阅资料，权衡各方案的优缺点，从中选优。根据提出的设计任务要求及性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现设计任务提出的各项要求和技术指标。在此基础上，根据设计要求和选定的总体方案原理图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。拟定出各单元电路的要求后，对它们进行设计。 课程设计报告应包括以下内容：1. 对设计课题进行简要阐述。2. 设计任务及其具体要求。3. 总体设计方案方框图及各部分电路

8、设计（含各部分电路功能、输入信号、输出信号、电路设计原理图及其功能阐述、所选用的集成电路器件等）。4. 整机电路图（电路图应用标准逻辑符号绘制，电路图中应标明接线引出端名称、元件编号等）。5. 器件清单。6. 调试结果记录。7. 总结与体会。课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐、数据详实。 指导教师签字： 王会清 2012 年 6 月 15 日二、进度安排：2012-6-18 20日 查资料、分析、提出设计方案（包括电路）；2012-6-21 6-26日 进行动手设计，测试，结果分析；2012- 6-276-28日 总结、撰写报告；2012-6月29日答辩，交报告。三、应收集资料及主要参

9、考文献：1 白中英.数字逻辑与数字系统（第三版网络版）北京：科学出版社，2002.2 阎石数字电子技术基础（第五版）M. 北京：清华大学出版社，2006.53 鲍可进、赵念强. 数字逻辑电路设计（第二版）M.北京：清华大学出版社，2010.24 王永军，李景华.数字逻辑与数字系统（第二版）.北京：电子工业出版社，2002.5 姜书艳. 数字逻辑设计及应用M. 北京：清华大学出版社，2008.46 数字逻辑实验指导书7 查相关器件手册四、综合设计（课程设计）摘要（中文）： 利用常用的芯片学习的时序逻辑电路和组合逻辑电路的分析方法，设计一个关于控制汽车尾灯的电路。实验的要求是：假设汽车尾部左右两侧

10、各有3个指示灯（用发光二极管代替），应使指示灯达到三个要求： 1、汽车正常运行时指示灯全灭。 2、右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮。 3、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮。 4、临时刹车时所有指示灯同时闪烁。由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮 运用典型的中规模集成电路3线8线译码器74138来主要的实现对于尾灯的控制的，主要的的主体的结构是： 开关的控制的电路主要是应用组合逻辑的门电路和一些逻辑上的关系来进行，连结的电路。 关键字：时序逻辑电路；3线8线译码器74138五、综合设计（课程设计）Abstract（英

11、文）：AbstractBased on the use of chip learning the sequential logical circuit and the assembly logic circuit analysis method, design a about control automobile tail light circuit.The experiment requirement is:Assumptions about the rear of the car on each side has three indicator light (using light-emi

12、tting diodes instead of), should make indicator reached three requirements:1, automobile normal operation indicator light completely destroyed.2, turn right, the right three indicator right circulation order according to light up.3, turn left on the left side when you three indicator light cycle seq

13、uence according to the left.4, temporary brake lights flashing all at the same time.Switch control circuit is the main application logic gate and some combination of logical relationship, link circuit.Key word:Temporal logic circuit; 3 line-8 line decoder 74138目 录摘 要 IIAbstract . II第一章 课题背景.11.1 课程背

14、景 .11.2 课程设计要求.1第二章设计简介及设计方案论述 . 32.1 设计的总体的表述.3 2.2 设计的大略.3 第三章详细设计. 43.1 对于题目的理解.4 3.2 电路的设计.53.3 设计汽车尾灯总体电路 .8第四章设计结果及分析. 104.1 设计结果.10 4.2 设计的分析.10总 结 .11参考文献 .12摘 要 利用常用的芯片学习的时序逻辑电路和组合逻辑电路的分析方法，设计一个关于控制汽车尾灯的电路。实验的要求是：假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管代替），应使指示灯达到三个要求： 1、汽车正常运行时指示灯全灭。 2、右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点

15、亮。 3、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮。 4、临时刹车时所有指示灯同时闪烁。由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮 运用典型的中规模集成电路3线8线译码器74138来主要的实现对于尾灯的控制的，主要的的主体的结构是： 开关的控制的电路主要是应用组合逻辑的门电路和一些逻辑上的关系来进行，连结的电路。 关键字：时序逻辑电路；3线8线译码器74138AbstractBased on the use of chip learning the sequential logical circuit and the assembly

16、logic circuit analysis method, design a about control automobile tail light circuit.The experiment requirement is:Assumptions about the rear of the car on each side has three indicator light (using light-emitting diodes instead of), should make indicator reached three requirements:1, automobile norm

17、al operation indicator light completely destroyed.2, turn right, the right three indicator right circulation order according to light up.3, turn left on the left side when you three indicator light cycle sequence according to the left.4, temporary brake lights flashing all at the same time.Tail ligh

18、t circuitSwitch control circuit is the main application logic gate and some combination of logical relationship, link circuit.Key word:Temporal logic circuit; 3 line-8 line decoder 74138第一章 课程背景1.1 课程背景在学习了基本的组合逻辑和同步时序的基础上，进一步通过课程设计加深对于书本的知识的理解，运用知识学会一般的同步时序逻辑的和一些简单的中规模的集成电路的原理图。1.2 课程设计的要求本综合设计的目的是

19、：要求了解汽车尾灯控制电路的工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法；要求掌握基于单片机或数字集成电路的汽车尾灯控制器的设计方法与数字电子线路系统的装调技术。设计任务主要是：运用所学的理论知识，设计一种通过TTL 系列逻辑门级时序逻辑芯片设计模拟汽车尾灯工作情况电路。通过制作脉冲产生器，任意进制的计数器和译码器的改用等一系列方法，以及显示驱动和模式控制的电路设计来完成任务。设计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，紧急刹车。具体要求如下：1. 设汽车尾部左右两侧各有3 个指示灯（用发光管模拟），要求是：（1）汽车正常行驶时，尾灯全部熄

20、灭。（2）当汽车右转弯时，右侧3 个指示灯按右循顺序点亮。（3）当汽车左转弯时，左侧3 个指示灯按左循顺序点亮。（4）临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。2. 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，阐述基本原理。3. 绘制总体电路原理图。汽车尾灯是汽车的主要部分，也发挥着重要的作用，尾灯的指示灯按正常指定闪烁将会避免很多事故的发生。汽车尾灯控制电路是数字电路在交通控制电路中的典型应用，本设计基本上模拟了汽车运行过程中的实际状况，一般有左右各三个灯，当人们看到灯不同形式的亮灭闪烁时，就会知道驾驶员的操作意图，即行驶、左转、右转及刹车。设计方法和步骤是：分析设计任务和性能指

21、标，选择总体方案，设计单元电路，选择器件，计算参数，画总体电路图。进行仿真试验和性能测试。实际设计过程中往往反复进行以上各步骤，才能达到设计要求，需要灵活掌握。设计过程中，往往有多种方案可以选择，应针对任务要求，查阅资料，权衡各方案的优缺点，从中选优。根据提出的设计任务要求及性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现设计任务提出的各项要求和技术指标。在此基础上，根据设计要求和选定的总体方案原理图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。拟定出各单元电路的要求后，对它们进行设计。第二章 设计简介及设计方案论述2.1 设计的总体的表述 对于汽车尾灯的控制

22、电路的制作，电路中无论何种情况下，都有汽车的尾灯的三盏灯，只不过三盏灯的动作稍有点差别，不是顺时针的闪，就是灭，还有就是全部按顺序的闪。可以设计一个三进制的计数器，再通过译码器来实现三盏灯的顺时针的亮的情况，而对于全亮和全灭的情况，则可以用一些组合逻辑的电路来进行实现。2.2 设计的大略 （1）三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成。（2）译码电路由38译码器74LS138，用它的性质加上三进制计数器电路拉控制灯的顺时针的亮。（3）通过组合逻辑的电路来连接开关和灯的动作的关系。第三章 详细设计3.1 对于题目的理解假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管代替），应使指示灯达到

23、三个要求： 1、 汽车正常运行时指示灯全灭； 2、右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮； 3、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮。 4、临时刹车时所有指示灯同时闪烁。 由以上的要求可以得到表3-1 尾灯和汽车运行状态关系表。表3-1 尾灯和汽车运行状态关系表开关控制运行状态左尾灯右尾灯S1 S2D4 D5 D6D1 D2 D30 0正常运行灯灭灯灭0 1右转弯灯灭按D1 D2 D3顺序循环点亮1 0左转弯按D4 D5 D6顺序循环点亮灯灭1 1临时刹车所有的尾灯随时钟CP同时闪烁由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此

24、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3-2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。表3-2 汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制三进制计数器六指示灯S1 S2Q1 Q2DDDDDD0 0X X000 000 0 1 0 0000 1000 1000 0101 0000 0011 00 0001 0000 1010 0001 0100 0001 1X XCPCPCP CPCPCP3.2电路的设计 汽车尾灯控制电路原理框图如下：图3-3 汽车尾灯控制电路原理框图 三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成，线路的连接如下图：图3-4

25、由双JK触发器74LS76构成三进制计数器电路采用CP下降沿触发的JK触发器，当CP由1跳变为0时，触发器的输出依据J和K的状态而定。表3-5为J-K触发器的状态表JKQn+1说明00Qn输出状态不变010同J端101同J端11Qn输出状态翻转 电路如图3-5所示，其显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成，译码电路由38译码器74LS138和6个与非门构成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S10、使能信号AG1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端依次为0有效，即反相器G1G3的输出也依次为0，

26、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S11，则74LS138对应的输出端依次为0有效，即反相器G4G6的输出端一次为0，故指示灯D4D5D6按顺序点亮示意汽车左转弯。当G0，A1时，74LS138的输出端全为1，G6G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。图3-6车尾灯的灯的电路 开关控制电路。设74LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件（S1、S0、CP）的真值表，如表3-7，由表3-7整理得逻辑表达式为：表3-7 开关控制电路逻辑功能表开关控制CP使能信号S1 S0G

27、 A00010111101111CP0CP3.3设计汽车尾灯总体电路表3-8 汽车尾灯总体电路CPS1S2具体的操作的过程:(1)当S1、S2为0、0时，汽车灯全不亮，汽车处于行驶的状况下。(2)当S1、S2为0、1时，汽车灯的左边按照顺时针方向依次的闪，右边的灯全灭，汽车处于左转弯的状况。(3)当S1、S2为1、0时，汽车灯的右边按照顺时针方向依次的闪，左边的灯全灭，汽车处于右转弯的状况。(4)当S1、S2为1、1时，汽车灯左右两边同时按照顺时针方向依次的闪，此时汽车处于刹车的状况。第四章 设计结果及分析4.1 设计结果 设计的实验的电路，通过器件的连接模拟，能够按照要求完成相应的汽车尾灯的

28、不同的控制。设计的结果的核心是对于控制的电路控制的灯的情况，即开关对于74LS138电路的控制的灯。 4.2 设计的分析 此实验是两个开关来控制的电路，还可以通过不同的电路实现三个或三个以上的开关来实现。开关的不同对应的控制的函数是不同的，因而所使用的电路也是不同的。总 结通过为期两周的课程设计，我应用所学数字电子技术顺利得完成了汽车尾灯控制器的设计。期间，我查阅里相关书籍，学到了很多知识，并利用它们设计了符合设计要求的信号产生器、计数器、控制电路等。不仅巩固了课堂知识，而且有效的和实际结合在了一起，扩展了所学知识和见识。在设计过程中遇到不少问题，如相关元件运用条件不熟、接口不对应等问题，感觉

29、到书本知识与实际问题及需要结合的难处，但也激发了我这方面的兴趣，提高了理论结合实际的意识。由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。有一点是在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，而又一下找不出问题所在，只有在查了书上有关这方面的解释后才有所进展，因此耗费在这上面的时间很多。总体感觉是：通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。参考文献1毛法尧数字逻辑M北京：高等教育出版社，2008.32张虹数字电路与数字逻辑M北京：北京航空航天大学出版社，2007.73徐莹隽数字逻辑电路设计实践M北京：高等教育出版社，2008.54王格思数字电路原理、设计与实践教程M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007.4