汽车尾灯控制器课程设计.docx
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汽车尾灯控制器课程设计
《数字电子技术》课程设计
题目汽车尾灯控制器__
学生姓名_
学号
院（系）电气工程学院____
指导老师_________
完成时间2013年12月3日_
1设课程设计的目的
汽车尾灯是汽车的主要部分，在我们的生活中不可缺少，正是有了它才是我们的交通得以正常进行。
现在社会上出现交通事故的比例很高除了自身原因外，汽车尾灯也发挥着主要的作用，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，在日常生活中有着广泛的应用，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。
故汽车尾灯尤其重要，可以让驾驶员正确的规避风险，保护大家的人生安全。
2课程设计的任务与要求
2.1任务
汽车尾灯可以让人们更好得规避风险不至于发生一些不能控制的因素，使人们可以通过汽车尾灯的变化来有效的做出一系列的反映做到更好得防范未然于未然，减少事故。
2.2要求
汽车行驶时有正常行驶、左转、右转和刹车四种情况，设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟）。
（1）汽车正常运行时指示灯全灭。
（2）汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮。
（3）汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮。
（4）汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
3设计原理及原理框图
3.1设计原理
汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码、显示驱动电路组成。
由于汽车左转或右转时，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。
首先，设置两个可控的开关，可产生00、01、10、11四种状态。
开关置为00状态时，汽车处于正常行驶状态；
开关置为01状态时，汽车处于右转弯的状态；
开关置为10状态时，汽车处于左转弯的状态；
开关置为11状态时，汽车处于刹车状态。
三进制计数器可由74LS163芯片和74LS00构成；译码电路可用译码器74LS138
与非门构成；显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反向器构成。
3.2原理框图
图3.2原理框图
4单元电路设计
4.1时钟脉冲电路
555定时器简介：
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触发电路和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反向输入端的电压为2/3Vcc,A2的同相输入端的电压为1/3Vcc,若触发输入端TR的电压小于1/3Vcc,则比较器A2的输出为1，，可使RS触发置1。
，使输出端OUT为1。
如果阙值输入端TH的电压大于2/3Vcc，同时TR电压大于1/3Vcc，则A1输出为1，，A2输出为0，，可将RS触发器置0，可使输出为0电平。
下图为555定时器内部结构与引脚图：
图4.1内部结构结构图图4.2引脚图
如图为由555定时器构成的多谐振荡器。
接通电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。
当Vc先讲到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。
周期T为：
T=（R1+2R2）Cln2≈0.7（R1+2R2）C=0.7（28.6K+56.7K×2）×10nF=0.994us
这样，通过电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号。
图4.3时钟脉冲电路
时钟脉冲波形如下图所示：
图4.4脉冲波形图
4.2开关控制电路
开关控制电路通过控制开关J1和J2的开通于关断，实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和刹车四种状态。
J1、J2置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；
J1、J2置于01状态时，汽车处于右转弯状态；
J1、J2置于10状态时，汽车处于左转弯状态；
J1、J2置于11状态时，汽车处于刹车状态。
图4.5开关控制电路图
4.3三进制计数器
汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，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电路，由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系，即逻辑功能表：
（0表示灯灭，1表示灯亮）
表4.31三进制计数器功能表
开关控制
J1J2
三进制计数器
Q1Q0
六个指示灯
123456
00
000000
01
00
01
10
100000
010000
001000
10
00
01
11
000100
000010
000001
11
cpcpcpcpcpcp
此计数器由74LS163芯片主要构成，74LS163计数功能简介：
其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的，当CTp和CTt均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
对于74LS163，只有当CP为高电平时CTp和CTt才允许高至低电平的跳变，而与CP无关。
74LS163的引脚图及真值表：
表2.3274LS163真值表
图4.674LS163引脚图
计数器电路图如图所示：
图4.7三进制计数器电路图
4.4译码、显示驱动电路
此电路由74LS138芯片和6个与非门，6个反向器和发光二极管构成。
74LS138芯片简介：
74138为3线-8线译码器，，其工作原理如下：
当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
若外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，若将选通端中的一个作为数据输入端时，74138还可以做数据分配器。
下图为其引脚图和真值表：
表2.4174LS138真值表
图4.8引脚图
译码、显示驱动电路图如下图所示；
图4.9译码、显示驱动电路图
5性能测试与仿真
5.1Multisim7仿真软件的简单介绍
NIMultisim10仿真软件适用于板级的模拟/数字电路板的设计。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
NIMultisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域的分析、器件的线性和非线性分析等功能，可以帮助设计人员分析电路的性能。
还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路和接口电路等，在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有原器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。
利用NIMultisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，具有如下特点：
设计与实验可以同步进行；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表种类齐全；可方便的对电路进行测试与分析，且易学易用，便于电气类学生学习、开展综合性的设计与实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新能力。
5.2利用INMultisim10进行测试与仿真
当汽车正常行驶时，J1J2处于00状态，指示灯全灭，仿真结果如图所示：
图5.1正常行驶时电路仿真图
测得仿真波形如下图所示：
图5.2正常行驶时左尾灯仿真波形图
图5.3正常行驶时右尾灯仿真波形图
当汽车左转时，J1、J2处于10状态，LED4、LED5、LED6循环点亮，仿真电路图如下图所示：
图5.4左转弯时电路仿真图
仿真波形如下图所示：
图5.5左转弯时左尾灯仿真波形图
图5.6左转弯时右尾灯仿真波形图
当汽车右转，J1、J2处于01状态，LED1、LED2、LED3循环点亮，仿真电路图如下图所示：
图5.7右转弯时电路仿真图
仿真波形如下图所示：
图5.8右转弯时左尾灯仿真波形图
图5.9右转弯时右尾灯仿真波形图
当汽车刹车时，J1、J2处于11状态，六盏灯同时闪烁，仿真电路图如下图所示：
图5.10汽车刹车时电路仿真图
仿真波形图如下图所示：
图5.11刹车时左尾灯仿真波形图
图5.12刹车时右尾灯仿真波形图
5.3Protel99SE原理图（SCH）和印制电路板（PCB）
5.31原理图（SCH）
图5.13汽车尾灯控制电路总原理图
5.32布线图
图5.14布线图
5.33电路板（PCB）
图5.15电路板（PCB）
6结论
一周的锻炼我懂的了很多有付出才有所得，每一个人都必须知道只有你为自己的作品付出了汗水才能成功，：
汽车正常运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
本次设计是通过查阅各种资料和小组讨论与思考做出来的，在设计的过程中，单元电路仿真和性能的测试是用INMultisim10软件进行仿真的，效果非常明显，最后的总原理电路图借助Protel99SE完成，虽然没有闪烁，但是我们很开心就很开心了。
另外非常重要的一点就是动手之前一定要进行电路图的仿真，只有仿真成功后才能动手做，不然很容易做到最后调试不出来，等到仿真通过后，便开始进行焊接，也许第一次焊接好后并不一定能达到你的预期结果，但是不要灰心，因为还有非常重要的一步就是调试，调试的时候就一定要有耐心仔细地去分析检查，这样才能达到理想的效果。
参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：
高等教育出版社,2008
[2]阎石.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：
高等教育出版社,2006
[3]谢自美.电子线路设计·实验·测试（第三版）[M].武汉：
华中科技大学出版社,2006
[4]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元器件清单
元件名
数量
74LS138
1
74LS86
1
74LS10
1
74LS161
1
74LS08
2
NE555
1
电阻
510K2个1006个10K2个
电容
1uF2个
发光二极管
红3个绿3个
六角开关
2
USB接口
1
导线
若干
附录2原理图
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