数电汽车尾灯控制设计报告.docx
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数电汽车尾灯控制设计报告
湖南第一师范学院课程设计报告
题目：
汽车尾灯控制电路设计
起止日期：
自2011年12月19日至2011年12月30日
系（部）
信息科学与工程系
学生姓名
李思雨廖露
班级
09电子科学与技术一班
学号
0940310013409403100122
成绩
指导教师（签字）
2011年12月30日
湖南第一师范学院课程设计任务书
2011-2012学年第一学期
系（部）信息科学与工程系专业电子科学与技术班级09电子1班
课程名称：
数字电子技术
设计题目：
汽车尾灯控制电路设计
完成期限：
自2011年12月19日至2011年12月30日共2周
目的及任务
目的:
1、在对数电知识理解的基础上，进行更高层次的设计实验，在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。
2、利用学过的知识，解决电子线路中常见实际问题，逐步积累掌握实际电子制作经验。
任务:
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。
进度安排
起止日期
工作内容
2011.12.19前
选题，了解设计内容，复习数电相关知识和查阅资料。
2011.12.19-22
分析设计任务，选择总体方案，单元电路设计。
2011.12.22-27
设计总体电路，调试。
2011.12.27-30
继续完成设计，撰写实验报告，进行答辩。
主要参考资料
[1]康华光．电子技术基础（数字部分）．武汉：
高等教育出版社，2006.1．
[2]彭介华.电子技术课程设计指导.北京：
高等教育出版社，1997
[3]秦曾煌编．电工学（第五版）学习指导北京：
高等教育出版社，2001．1
[4]肖蕙蕙主编．数字电子技术基础重庆：
重庆大学出版社，2002
指导教师（签字）：
年月日
教研室主任（签字）：
年月日
目录
1概述··············································1
2方案论证及设计原理·································1
3电路单元模块设计····························3
4系统电路总图及原理·····································7
5经验体会·············································8
参考文献···················································8
附录B元器件清单···········································9
1概述
本文介绍了一种通过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的方法。
主要阐述了通过555系列来制作脉冲产生器，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。
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。
2方案论证及设计原理
2.1方案确定与论证
汽车尾灯控制器的常见电路形式有基于集成门电路构成的电路系统和基于单片机系统构建的控制电路。
单片机成本较低，其外围电路的元器件价格也不高，但系统软硬件设计相对比较复杂，运用单片机控制方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，软件设计又要注意算法的合理选择和程序的优化设计，所以该系统电路软硬件设计工作量都相对较大。
集成门电路系统稳定性高，结果再现性好，系统分析与设计相对较为容易。
虽然由于其电路实现过程较为简单，必须根据逻辑代数规则对系统进行设计，但是次汽车尾灯控制电路逻辑变量简单，状态少，因此电路结构简单，所用芯片少，成本也不高。
综合以上考虑及现有知识，选用逻辑电路搭建汽车尾灯控制电路。
2.2设计原理
2.2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式。
假定用开关K1,K0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2-2-1所示。
2.2.2汽车尾灯控制器功能描述
在汽车左右转弯行驶时，由于3个指示灯被循环顺序点亮，所以可以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Ｋ1和Ｋ0，计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP之间关系，如表2-2-2所示（‘1’表示点亮，‘0’表示熄灭）。
表2-2-1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
控制变量
K1K0
汽车运行
状态
左侧指示灯
L1L2L3
右侧指示灯
R1R2R3
00
正向行驶
熄灭状态
熄灭状态
01
右转行驶
熄灭状态
按R1R2R3
向右依次点亮
10
左转行驶
按L1L2L3
向左依次点亮
熄灭状态
11
刹车
左右三盏灯同时闪烁
表2-2-2汽车尾灯控制器描述
控制变量
K1K0
计数器状态
Q1Q0
汽车尾灯
DL1DL2DL3
DR1DR2DR3
00
XX
000
000
01
00
01
10
000
000
000
100
010
001
10
00
01
10
100
010
001
000
000
000
11
XX
CPCPCP
CPCPCP
根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图1所示。
图1结构框图
3电路单元模块设计
根据原理框图可知：
整体电路需要：
脉冲信号、三进制计数、开关控制、驱动译码、显示电路五个单元。
3.1脉冲产生模块
由于此控制电路对秒脉冲的精度要求不高，所以选择用NE555构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如图3-1
图3-1多谐振荡电路
该模块电路由小组成员李思雨完成
输出脉冲频率f=1.43/（R1+2R2）C
由上公式可知为了保证输出脉冲周期约为1秒，可以令
RA=10KRB=510KC=1uFC1=1uF
可以来防止外界信号的干扰，VCC=5V其中3为脉冲输出口
3.2开关控制译模块
开关通过一个电阻与VCC相接，另一端与地相接就可以实现控制输出为0
与1的功能了，此模块由小组成员廖露设计，如图3-2示：
图3-2开关控制电路
3.3译码输出模块
通过两个开关的断开与闭合来实现四种功能的切换，三八译码器74LS138可将三进制码的三种状态对应输出。
此模块由小组成员李思雨设计。
如图3-3-2所示：
图3-3-174LS138管脚图表3-3-174LS138功能表
图3-3-2译码电路
3.4模式控制模块
此模块由小组成员廖露设计，设译码与显示驱动电路的使能控制信号为E和F，E与译码器74LS138的使能输入端E1相连接，F与显示驱动电路中与门的一个输入端相连接。
由总体逻辑功能可知，E和F与开关控制变量K1,K0，以及时钟脉冲CP之间的关系如表
3-4所示：
表3-4K1K0CP使能EF理论功能表
逻辑开关
K1K0
脉冲作用
CP
使能信号
EF
电路理论工作状态
00
无
01
译码器不工作，输出均为高，与门输出为高
尾灯全部熄灭
01
无
11
译码器在控制器作用下工作，显示驱动取决于译码输出，右尾灯循环点亮
10
无
11
译码器在控制器作用下工作，显示驱动取决
于译码输出，左尾灯循环点亮
11
CP
0CP
译码器不工作，输出均为高，时钟信号经过
与门使尾灯全部共同闪烁
图3-4模式控制开关电路
根据表3-4可求出使能控制信号E和F的逻辑表达式为
E=K1K0+K1K0=K1⊕K0
F=K1K0+K1K0+K1K0+K1K0CP
=K1+K0+K1K0CP
=K1K0+CP
=K1K0CP
根据G和F的逻辑表达式，可画出模式控制电路，如图3-4所示：
3.5译码与显示驱动电路
图3-5译码于显示驱动电路
该模块由小组成员廖露设计，该电路的功能是：
在模式控制电路输出和三进制计数器状态下，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，相应指示灯亮。
逻辑电路如图3-5所示。
当图中E=F=1、K1=0时，对应计数器状态状态Q1Q0为00，01，10，译
码器输出依次为0，使得与指示灯DR1,DR2,DR3对应的反相器输出依次为低电
平，从而使指示灯DR1→DR2→DR3，依次顺序点亮，示意汽车向右转弯。
同理，当图中E=F=1、K1=1时，指示灯DL1→DL2→DL3，依次顺序点
亮，示意汽车向左转弯。
当图中E=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依次为高电平，指示灯全部熄灭。
当图中E=0，F＝CP时，所有指示灯随着CP的频率闪烁。
从而实现了4种不同模式下的尾灯状态显示
4系统电路总图及原理
4.1系统电路总图见图4：
将以上分析的各模块结合起来，并用proteus软件画出来及仿真。
整体电路图：
4.2电路分析
该电路只用逻辑门构成，结构简单、稳定性好。
由NE555产生的脉冲让三进制
图4系统电路总图
计数器进行循环计数，开关控制输入的高低电平进而控制译码器的输出，与此同时开关还控制作用于二极管的电平，通过二极管的工作来模仿汽车尾灯在四种情况下的工作。
5经验体会
5.1设计中遇到的问题
实验时由于接线比较复杂所以时常出现接线错误，不过经过仔细认真的检查还是很快解决了问题，达到了实验效果，本实验的实验原理相对较为简单，通过小组成员间的互相讨论，及及时的向老师请教，问题都能当场得到解决，所以本次实验相对来讲还是比较成功的。
5.2设计体会
通过本次这两周的课程设计，我体会到了学习不但要把书本知识学好，要得弄懂东西还要自己勤翻书，上网查资料，要勤动脑，学会思考，可以从各个方面去思考同一个问题，最重要的是要学会学以致用。
把一个大的电路分割成很多小模块后会比较好设计，设计起来会比较灵活，会有一个清晰的思路。
在电路设计过程中，先进行模式控制电路的设计，然后用到了74LS161构造一个三进制计数器，再设计译码与显示电路，最后用6个发光二极管和6个电阻组成尾灯状态显示电路，各个结构的电路设计好了之后，组合起来就设计好了汽车尾灯控制器的逻辑电路。
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]康华光．电子技术基础（数字部分）．武汉：
高等教育出版社，2006.1．
[2]彭介华.电子技术课程设计指导.北京：
高等教育出版社，1997
[3]秦曾煌编．电工学（第五版）学习指导北京：
高等教育出版社，2001.1
[4]肖蕙蕙主编．数字电子技术基础重庆：
重庆大学出版社，2002
附录A：
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
9
升级会员 