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汽车尾灯控制电路论文

编号：

电子线路设计

实训（论文）说明书

题目：

汽车尾灯控制电路

院（系）：

应用科技学院

专业：

电子信息工程

学生姓名：

学号：

指导教师：

2010年7月15日

《电子线路设计实训》任务书

年级：

08级

项目名称：

电子线路设计实训

项目类型

硬件

特殊要求

承担学生姓名

学号

专业

电子信息工程

联系电话

项目设计要求：

一、汽车尾灯控制总设计电路

1、所做课题中所需要测试的电路参数：

振荡频率为4.3KHZ；：

当S1、S0分别为0、0时，正常行驶,D1、D2、D3、D4、D5、D6灯灭

当S1、S0分别为0、1时，右转弯，D1、D2、D3灯灭，D4、D5、D6按D4D5D6顺序点亮

当S1、S0分别为1、0时，左转弯，D1、D2、D3按D1D2D3顺序点亮，D4、D5、D6灯灭

当S1、S0分别为1、1时，临时刹车，所有尾灯随时钟同时闪烁

2、完成形式：

硬件调试好后交指导教师验收；并完成实训论文一篇；

二、参考资料：

[1]阎石，数字电子技术基础（第五版），北京:

高等教育出版社，2006年5月；

[2]康华光，电子技术基础（第五版），北京：

高等教育出版社，2006年1月；

[3]李银华,电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年7月；

[4]贾更新，电子技术基础实验、设计与仿真，郑州：

郑州大学出版社，2006年10月；

[5]谢自美，电子电路设计.实验.测试，武汉：

华中科技大学出版社，2005年6月；

项目设计进度要求：

1、2010年6月28日：

实训总动员及论文写作讲解。

2、2010年6月29日——6月30日：

电路原理图分析及实训课题的确认。

3、2010年7月1日——2日：

电路仿真及电子元器件清单的汇总。

4、2010年7月5日——6日：

领取元器件，画PCB图。

5、2010年7月7日——9日：

打印、热转印、腐蚀、钻孔、焊接。

6、2010年7月10日——11日：

论文写作

7、2010年7月12日——13日：

焊接及电路硬件调试。

8、2010年7月14日——15日：

电路硬件验收及论文验收，上交实训论文及实训电子资料。

9、2010年7月16日：

实训总结及其他实训资料汇总。

项目验收方式：

1、硬件制作部分占总分的70%：

其中顺利调试合格占35%，题目难度占20%，有独特的创新点占15%。

2、实训论文书写质量、规范程度，占20%；抄袭或完全雷同为0分。

3、平时占10%；

满分100分，60—-69分为及格；70-79分为中；80-89分为良好；90分以上为优秀。

项目开始时间：

2010年6月28日

项目结束时间：

2010年7月16日

任务下达：

2010年6月25日

摘　　要

在汽车行驶过程中，汽车的尾灯会根据汽车行驶的状态相应的发生状态的变化。

假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯，设计一个用于控制汽车尾灯的电路。

要求：

当汽车正常运行时指示灯全灭；汽车右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；汽车左转弯时，左侧三个指示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。

由于汽车左转弯、右转弯、刹车以及正常运行时，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以用74LS38译码器对输入的信号进行译码，从而得到一个低电平输出，再由这个低电平控制一个计数器74LS290，计数器输出为高电平时就点亮不同的尾灯（这里用发光二极管模拟），从而控制尾灯按要求点亮。

随着经济的发展，汽车越来越被人们所需要，而由此也引发了一系列的问题。

比如，因为汽车的突然转向所引发的车祸经常出现。

如果汽车转弯可以通过尾灯状态的变化来确定就可以提示司机、行人朋友们车子正在转弯，一定程度的避免车祸的发生。

本文是关于汽车尾灯控制电路的设计，根据汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，分析并设计电路。

整个电路由模式控制电路，三进制计数器，译码与显示驱动电路，尾灯状态显示4部分组成。

分析了使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系，运用J—K触发器、3—8译码器等实现了根据汽车的运行状态，指示灯显示4种不同的模式。

本文详细的介绍了电路的设计思路及其实现过程，包括了整个设计流程。

关键词：

计数器；译码器；驱动电路；循环点亮；模拟控制电路；三进制计数器。

Abstract

Intheprocessofvehicle,thecarwillbeaccordingtothevehiclearestatechangesoccuraccordingly.Assumptionsaboutautomobiletaillight,threeoneachsidelightsareusedtocontroldesignataillights.Requestwhencarduringnormaloperationindicatorcompletelydestroyed,Whenthecarturnright,rightcirculationorderaccordingtothreeindicatorlights,Turningtotheleft,leftthecarthreeindicatorlight;accordingtotheleftcyclesequenceAllthelightswhencarbrakeandtemporary.Duetothecar,turnright,turnleftbrakeandnormaloperation,allthelightslittheorderandiflightisdifferent,souse74138decoderforinputsignals,thusobtaineddecodealow-leveloutput,againbythelowlevelcontrolacounter74LS290,counterforhighoutputislightindifferentcountrieswithlightemittingdiode（here）,therebycontrolsimulationarerequired.Withthedevelopmentofeconomy,peopleneedmorecars,andalsocausedaseriesofquestions.Forexample,becausethecaraccidentscausedbysuddenturnoftenappear.Ifthecarcanturnthroughthestatechangesaredeterminedcantipthedriver,pedestrianfriendsareturningtoacertainextent,caravoidtrafficaccidents.Thisarticleisaboutthedesignofthecontrolcircuitofautomobiletaillight,accordingtostateandautomobiletaillightsdisplaytherunningstateofrelationships,analysisanddesigncircuits.Thecircuitbymodecontrolcircuit,ternarycounterdecoderanddisplaydrivercircuit,arecomposedoffourstatusdisplay.Analysesthatcancontrolsignalandmodecontrolvariables,theclockpulse,therelationshipbetweenusingJKflip-flop,3-8decoderisrealizedforoperation,accordingtotheautolampshow4differentpatterns.Thispaperintroducesthedesignandrealizationofthecircuit,includingthewholeprocessofdesignprocess.

Keywords：

Counter；Decoder；Drivingcircuit；Cycle；Controlsignalandmodecontrolvariables;theclockpulse

目　　录

引言1

1设计指标和设计思想1

1.1设计指标1

1.2设计思想1

2芯片的工作原理及管脚说明2

2.174LS08的工作原理及管脚排列2

2.274LS138的工作原理及管脚排列2

2.374LS00的工作原理及管脚排列3

2.474LS290的工作原理及管脚排列3

2.574LS86的工作原理及管脚排列4

2.6NE555的工作原理及管脚排列5

3汽车尾灯控制器的设计过程7

3.1汽车尾灯显示状态与汽车运行的状态的关系7

3.2汽车尾灯控制器功能7

3.3系统框图8

3.4单元电路设计与分析8

3.4.1模式控制电路8

3.4.2三进制计数器10

3.4.3译码与显示驱动电路10

3.4.4时钟信号源11

4电路的模拟与仿真11

4.1时钟模块仿真及分析11

4.2汽车尾灯整体模块仿真及分析12

5焊接13

5.1焊接器材13

5.1.1尖嘴钳14

5.1.2斜口钳14

5.1.3平口钳14

5.1.4电烙铁14

5.1.5吸锡器14

5.1.6螺丝起子14

5.1.7镊子14

5.2焊接原理15

5.2.1焊料与焊剂的选择15

5.2.2电烙铁与电烙铁头的选择15

5.2.3焊接质量15

6电路的安装与调试16

6.1调试过程中遇到的问题及解决方法16

6.2功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据16

6.2.1测试555定时器电路产生周期为1s的时钟信号16

6.2.2测试左转右转控制电路和检查刹车控制电路16

7结论18

谢辞19

参考文献20

附录21

引言

伴随现代电子技术的发展，人们正处于一个信息时代，每天要从周围环境获取大量的信息，例如，电视、广播、印刷媒体等为人们报道世界范围内发生的各种事件。

这些信息通常是通过我们的感觉器官（眼、耳等）进入大脑，并被存储下来，以作进一步的分析。

数字电子技术几乎应用于每一电子设备或电子系统中。

计算机、计算器、电视机、音响系统、视频记录设备、光碟、长途电信及卫星系统等，无一不采用数字系统。

所以，掌握或具有一定的数字电子技术对我们工科类大学生来说是至关重要的。

此次课程设计接近现实应用，将我们在课堂上的理论知识运用到实际生活当中。

在设计的过程中，需要我们对理论知识理解透彻，对所需的各个电子元件熟悉了解以及具有化繁为简的总体设计思想。

电子产品要求原理简单，造价成本低。

因此，越简单的设计越能吸引制造商的眼球，越能满足生活要求。

汽车的尾灯是其运行方式的最直接表示方式，令行人或其他车辆清晰明白它将要发生的动态变化。

从而避免交通事故的发生。

设计此电路要求严格符合交通规则，尾灯闪亮或熄灭准确，才不会让行人或其他车辆产生误解。

1设计指标和设计思想

1.1设计指标

用六个发光二极管模拟车尾部左右两侧的三个尾灯，用开关S1、S0模拟转向信号、运行信号和刹车信号。

对尾灯的控制要求如表1.1所示：

表1.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态

开关控制

运行状态

左侧尾灯

右侧尾灯

S1S0

D1D2D3

D4D5D6

正常行驶

灯灭

右转弯

灯灭

按D4D5D6顺序点亮

左转弯

按D1D2D3顺序点亮

灯灭

临时刹车

所有尾灯随时钟同时闪烁

1.2设计思想

根据设计指标开始想用传输门电路和计数器实现，但考虑到刚刚学过的移位寄存器，故想尝试用移位寄存器和4路数据分配器来实现。

即移位寄存器实现左移循环点亮和右移循环点亮，用4路数据分配器实现开关控制，用555定时电路实现脉冲信号的产生，用六个红色高强度的发光二极管表示汽车尾灯，移位寄存器用带清零端的D触发器，清零端实现所有灯灭控制，全部闪烁用脉冲信号CP直接驱动发光二极管实现，其中移位寄存器实现循环点亮和脉冲CP实现全部闪烁分别用与、或门实现，4路数据分配器可用单元电路实现，也可用双３线—８线译码器74LS138实现，移位寄存器用D触发器可以实现，也可以用4位双向移位寄存器74LS290实现，基本的思想就是这样。

2芯片的工作原理及管脚说明

2.174LS08的工作原理及管脚排列

74LS08是2输入四正与门集成电路芯片,常用在各种功能的数字电路系统中.它的功能表就不用说了搞电子的地球人应该都知道的,引脚功能图详见下面:

图２-１74LS08的管脚排列

2.274LS138的工作原理及管脚排列

74HC138,74LS138为3线－8线译码器，其74LS138的工作原理如下：

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

74LS138功能:

利用G1、/（G2A）和/（G2B）可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

管脚排列如下图２-２：

图２-２74LS138的管脚排列

2.374LS00的工作原理及管脚排列

74LS00的管脚排列如图２-３所示：

图２-３74LS00的管脚排列

2.474LS290的工作原理及管脚排列

74LS290是异步十进制计数器。

其逻辑图和外引线排例图如图２-4所示。

它由一个一位二进制计数器和一个异步五进制计数器组成。

如果计数脉冲由端CP0输入，输出由端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲由CP1端输入，输出由引出，即是五进制计数器；如果将与CP1相连，计数脉冲由CP0输入，输出由引出，即得8421码十进制计数器。

因此，又称此电路为二-五-十进制计数器。

表2.1是74LS290的功能表。

由表可以看出，当复位输入R0

（1）=R0

（2）=1，且置位输入S9

（1）·S9

（2）=0时，74LS290的输出被直接置零；只要置位输入S9

（1）·S9

（2）=1，则74LS290的输出将被直接置9，即=1001；只有同时满足R0

（1）·R0

（2）=0和S9

（1）·S9

（2）=0时，才能在计数脉冲（下降沿）作用下实现二-五-十进制加法计数。

表2.174LS290型计数器的功能表

复位输入

置位输入

时钟

输出

Ｒ０（１）

Ｒ０（２）

Ｓ９（１）

Ｓ９（２）

ＣＰ

Ｑ３

Ｑ２

Ｑ１

Ｑ０

１

０

１

０

１

０

↓

计数

０

↓

计数

０

↓

计数

０

↓

计数

（a）逻辑图

（b）外引线排列图

图２-474LS290型计数器

2.574LS86的工作原理及管脚排列

管脚的排列及内部电路如图２-５所示：

图２-５管脚的排列及内部电路

2.6NE555的工作原理及管脚排列

555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。

该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。

因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

（1）电路组成

图２-６为555集成定时器555定时器的电气原理图和电路符号，其由五个部分组成：

由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器；

两个电压比较器C1和C2：

v+＞v－，vo=1；

v+＜v－，vo=0。

基本RS触发器；

放电三极管T及缓冲器G。

　　　　　　　（a）原理图　　　　　　　　　　　　（b）电路符号

图２-６定时器的电气原理图和电路符号

（２）基本功能

当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为

和

当vI1>

，vI2>

时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端vO为低电平。

当vI1<

，vI2<

时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管T截止，输出端vO为高电平。

当vI1<

，vI2>

时，比较器C1输出高电平，C2也输出高电平，即基本RS触发器R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。

表2.2定时器功能

阈值输入（vI1）触发输入（vI2）复位（RD）输出（vO）放电管T

××00导通

11截止

10导通

1不变不变

（３）多谐振荡器

在数字电路中,常常需要一种不需外加触发脉冲就能够产生具有一定频率和幅度的矩形波的电路。

由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波成分,因此我们称这种电路为多谐振荡器。

它常常用作脉冲信号源。

多谐振荡器没有稳态,只具有两个暂稳态,在自身因素的作用下,电路就在两个暂稳态之间来回转换。

1.电路组成及其工作原理：

图２-7用555定时器构成的多谐振荡器

如图２-7为555定时器构成的多谐振荡器，接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。

当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。

当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。

如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。

2.振荡频率的估算和占空比可调电路

电容C充电时间：

电容C放电时间：

电路谐撼振频率f的估算：

振荡周期为：

振荡频率为：

占空比D：

3汽车尾灯控制器的设计过程

3.1汽车尾灯显示状态与汽车运行的状态的关系

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S1和S0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3.1所示。

表3.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

控制变量

S1　　S0

汽车运行状态

左侧的3个指示灯

D1　D2　D3

右侧的3个指示灯

D4　D5　D6

0　　0

正向行驶

熄灭状态

0　　1

右转弯行驶

熄灭状态

按D4D5D6顺序循环点亮

1　　0

左转弯行驶

按D3D2D1顺序循环点亮

熄灭状态

1　　1

临时刹车

左右两侧的指示灯在时钟脉冲CP作用下同时闪烁

3.2汽车尾灯控制器功能

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DL3、DL2、DL1、DR3、DR2、DR1与开关控制变量S1，S0，计数器的状态Q1，Q0。

以及时钟脉冲CP之间关的功能表，如表3.2所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。

表3.2汽车尾灯控制器功能表

控制开关

3进制计数器

左侧指示灯

右侧指示灯

S1S0

Q1Q0

D1D2D3

D4D5D6

××

000

001

000

010

000

100

000

100

000

010

000

001

××

CPCPCP

3.3系统框图

汽车尾灯的整体系统框图如图３-１所示：

图３-１汽车尾灯的整体系统框图

3.4单元电路设计与分析

3.4.1模式控制电路

设译码号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Ｓ1，Ｓ0，以及时钟脉冲CP之间的关系如表3.3所示。

表3.3使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系

模式控制

Ｓ1　Ｓ0

时钟脉冲

使能控制信号

G　　F

电路工作状态

0　　0

0　　1

汽车正向行驶（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）

0　　1

1　　1

汽车右转弯行驶（此时译马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D4D5D6在译码器输出作用下顺序循环点亮）

1　　0

1　　1

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D1D2D3在译码器输出作用下顺序循环点亮）

1　　1

0　　CP

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作用下同时闪烁）

根据表3.3所示的关系，可求出使能控制信号G和F的逻辑功能表达式为：

G=Ｓ1Ｓ0+Ｓ1Ｓ0=Ｓ1+Ｓ0

F=Ｓ1Ｓ0+Ｓ1Ｓ0+Ｓ1Ｓ0+Ｓ1Ｓ0CP

=Ｓ1Ｓ0+Ｓ1Ｓ0CP

=Ｓ1Ｓ0+CP

=Ｓ1Ｓ0CP

根据G和F的逻辑表达式，可画出模式控制电路如图３-2所示；

图３-2模式控制电路

3.4.2三进制计数器

三进制计数器的构成方法很多，可以用双D触发器、双JK触发器，也可以用各种型号的计数器，本次实验采用异步十进制计数器74LS290构成，具体接法如图3-3，验证无误后，利用“子电路”功能，将其简化，并定义为“3计数器”备用。

三进制计数器的状态表如3.4所示，假定采用J—K触发器作为存储元件。

则可设计出逻辑电路。

表3.4三进制计数器的状态表

现态

Q1　　　　　Q2

次态

Q1n+1　　　　Q0n+1

0　　　　　　0

0　　　　　　1

1　　　　　　0

1　　　　　　1

0　　　　　　　1

1　　　　　　　0

0　　　　　　　0

D　　　　　　　d

图３-3三进制计数器

3.4

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