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1、一、概述1设计目的：设计一个汽车尾灯控制电路，实现对汽车尾灯状态的控制。2设计要求：在汽.车尾部左右两侧各有3个指示灯假定用发光二极管模拟，根据汽车运行的状况，指示灯需具有四种不同的状态：汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯处于熄灭状态。 汽车向右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮 汽车向左转弯行驶时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮 汽车临时刹车时，左右两侧指示灯处于同时闪烁状态。二、方案设计为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。假定用开关R和L进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表1所示。表1汽车尾灯和汽车运行状态开关控制汽车运行状
2、态左转尾灯右转尾灯LRD1 D2 D3D4 D5 D600正常运行灯灭灯灭01右转弯按D3、D2、D1顺序循环点亮灯灭10左转弯灯灭按D4、D5、D6顺序循环点亮11临时刹车所有尾灯同时闪烁 在汽车左右转弯行驶时由于3 个指示灯被循环顺序点亮，所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮3个指示灯。设三进制计数器的状态用Q1和Q0表示，可得出描述指示灯D1、D2、D3、D4、D5、D6与开关控制变量R 、L，计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP之间关系的功能表如表2所示表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭。表2汽车尾灯控制器功能表控制变量计数器状态汽车
3、尾灯LRQ1Q0D1 D2 D3D4 D5 D600dd0 0 00 0 0010010100 0 10 1 01 0 00 0 00 0 00 0 0100010100 0 00 0 00 0 01 0 00 1 00 0 111ddcp cp cpcp cp cp 根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制电路的原理框图如图1。整个电路可由时钟产生电路、开关控制电路、三进制计数器电路、译码与显示驱动电路等局部组成R开关控制电路 三进制计数器译码电路显示、驱动电路L尾灯状态显示图1 汽车尾灯控制电路的原理框图三、电路设计脉冲电路的设计方案一：石英晶体振荡器此电路的振荡频率仅取决于石英晶体
4、的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。所以此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2所示。由于555定时器内部的比拟器灵敏度高，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2 555定时器的引脚图由于本次实验的JK触发器的脉冲信号也
5、是利用555多谐振荡器作为脉冲信号，因此我们要将振荡器改装成为是由555定时器组成的占空比为50%的多谐振荡器。电路的振荡周期为T=T1+T2=(R1+R2)ln2。同时为了保证二极管的闪烁适宜，可以灵活设定时钟脉冲周期。时钟脉冲电路如图3所示。图3 时钟脉冲电路 2.开关控制电路的设计设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。由总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量，R、L以及时钟脉冲CP之间的关系如表3所示。表3 使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制时钟脉冲使能控制信号电路工作状态
6、LLCPGF00d01汽车正常行驶此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭01d11汽车右转弯行驶此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮10d11汽车左转弯行驶此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮11cp0cp汽车临时刹车此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲cp通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲cp作用下
7、同时闪烁根据上表知的G，F逻辑表达式为G=LR和F=LRcp，可画出开关控制电路。如图4所示图4 开关控制电路 3.三进制计数器电路的设计三进制计数器的状态表如表4所示。表4 三进制计数器的状态表现态次态Q1Q0Q1Q000010110100011dd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芯片引脚图如下图，因此电路结构简单，本钱低，所以选用此方案。图5为74LS76引脚图，利用74LS76实现三进制计数电路如图6所示。图5 74LS76芯片引脚图 图6 三进制计数器方案二：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
8、器74LS74芯片实现，以及74LS00与非门和74LS04非门来实现此电路。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，本钱较高，因此不采用此方案。4.译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138(其功能表如表5所示)、6个与非门和6个反相器构成。如图8中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接到开关电路的R端和三进制计数器的Q1、Q0。当图中G=F=1、L=0时，对于计数器状态Q1、Q0为00、0
9、1、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D3、D2、D1次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=F=1、L=1时，对于计数器状态Q1、Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0，F=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；当图中G=0，F=cp时，所有指示灯随cp的频率闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。表5为74LS138译码器的功能真值表。74LS138译码
10、器接法如图7所示。图7 74LS138译码器引脚图表5 74LS138功能表使能端输入输出G1G2A+G2BABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110图8 74LS138控制译码显示电路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，如图9，二极管的正向始终是高平，当输入的电位经过与非门和反向器假设为高电位相应的发光
11、二极管不被点亮，假设输出为低电位时相应发光二极管被点亮。图9二极管发光电路四、性能的测试1时钟脉冲电路的测试,如图10所示图10时钟脉冲电路的测试的波形图其中一个竖格代表2v电压，一个横格代表10ms。故可以求出时钟脉冲电路的参数如表6所示表6 脉冲电路测试参数表输出高电位输出低电位频率Hz周期(ms)5V0V1112.整体性能测试(1) 正常运行时，R=0,L=0，D1 、D2 、D3 、D4、 D5 、D6都灭，如图11图11车灯全灭(2)汽车右转弯时，R=1,L=0。尾灯按D3、D2、D1顺序循环点亮，如图12所示图12D3、D2、D1顺序循环点亮(3) 汽车左转弯，R=0,L=1尾灯按
12、D4、D5、D6顺序循环点亮，如图13所示图13D4、D5、D6顺序循环点亮(4) 汽车临时刹车时，R=1,L=1所有尾灯同时闪烁，如图14所示图14尾灯同时闪烁五、结论 在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯假定用发光二极管模拟，根据汽车运行的状况，指示灯需具有四种不同的状态：汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯处于熄灭状态。 汽车向右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮 汽车向左转弯行驶时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮 汽车临时刹车时，左右两侧指示灯处于同时闪烁状态六、性价比 通过实验的论证，与现实情况的综合考虑，为了实现性价比的最优我们采用了以下方案：1.在做脉冲电路的设计时，我们选择
13、了由555定时器构成的多谐振荡器。由于555定时器内部的比拟器灵敏度高，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。而且该电路的最大优点是它可以输出占空比为50%的脉冲信号，性价比高。三进制计数器电路的设计中，我们选择了利用JK触发器作为电路的构成单位，这相对于D触发器具有电路结构简单，本钱低的优点，性价比高。3.整个电路布局分配合理，器件较少，价格廉价，实用性较强，电路工作稳定，易于焊接，整体看来性价比拟高。七、课设体会及合理化建议数字逻辑是计算机科学与技术专业学生必修的一门根底课，是一门与实际生活结合十分紧密的学科，通过这次的数字逻辑的课程设计我
14、知道了现实世界的很多电子控制路径就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根本知识与理论，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根本方法，为以后的学习奠定根底。通过本次课程设计汽车尾灯更加深入的了解了许多芯片的接法以及功能表，设计了脉冲电路，三进制计数器，开关控制发光二极管等，并且熟悉了对仿真软件的应用，当然在这个期间我也出现了很多错误，但是在老师的指导下我还是成功的解决了，使我获益匪浅，在进行课程设计中我学会了按照模块设计并且进行检测的设计习惯，而使自己的设计步步为营，不至于组
15、合后错误排查时的麻烦，这也是有利于以后对我电路的更改优化奠定了良好的根底，在我将各个电路测试通过后我将各个局部组成起来，按照课程设计的要求安排开关的状态，当我看见发光二极管闪烁时，我感到了无比的欣慰！通过这次的数字电子的课程设计，我体会到学习数字电子的重要性，在过程用到了许多书中的知识，好有些不懂的东西，就上网或是去图书馆查资料，期间遇到困难，也通过认真的检测解决了问题，得益于自己的耐心和决心，也离不开老师和周围同学的帮助。特别感谢指导老师的悉心指点！ 参考文献1.刘修文主编实用电子电路设计制作M北京：中国电力出版社，2005年2朱定华主编电子电路测试与实验M北京：清华大学出版社，2004年3
16、.路勇主编电子电路实验及仿真M北京：北京交通大学出版社，2004年4.屠其非 LED用于汽车尾灯的展望M 光源与照明 2001 5.唐程山主编电子技术根底M北京：高等教育出版社 20056.姚福安主编.电子电路设计与实践M山东：山东科学技术出版社 2002附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1R1R6电阻10062R7R8电阻50023R10R11电阻1K24LED1LED6发光二极管LED-red65U2A.U9AJK触发器74LS7626U3AU8A反相器74LS0467U11AU16A与非门(双端)74LS0068U19异或门74LS8619U20与非门三端74LS10110二极管1DH62211J1J2开关DIPSW1212LM555CMTimer555多谐振荡器LM555CM13VCC电源VCC314VDD电源VDD115数字导线假设干