数电课设汽车尾灯控制电路文档格式.docx
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2017.03.06--2017.03.17
一、任务及要求
任务：
假设汽车尾部左右量测各有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.右转弯时，右侧3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。
要求：
1.设计思路清晰，给出整体设计框图，画出整机原理图；
2.给出具体设计思路，设计各单元电路、电路器件；
3.总电路设计；
4.进行实验仿真调试，验证设计结果；
5.编写设计说明书；
6.所有图纸和说明书用计算机打印。
二、进度安排
第一周：
周一：
课题内容介绍和查找资料；
周二～周三：
方案设计，电路仿真，周三下午检查设计方案及仿真结果；
周四～周日：
周四上午领元器件；
安装、调试电路；
第二周：
周一～周三：
周四：
验收电路，收元器件，整理实验室，撰写设计报告，打印相关图纸；
周五：
答辩，收设计报告。
三、参考资料
1.康华光主编.电子技术基础（数字部分），高等教育出版社。
2.阎石主编.电子技术基础（数字部分），清华大学出版社。
3.任为民主编.电子技术基础课程设计，中央广播电视大学出版社。
4.彭介华主编.电子技术课程设计指导，高等教育出版社。
5.谢自美主编.《电子线路设计、实验、测试》，华中理工出版社。
一、课程设计的任务要求---------------------------------------3
二、设计方案-------------------------------------------------4
2.1、设计思路------------------------------------------------4
2.2、设计原理------------------------------------------------4
三、单元电路（子模块，子程序）分析---------------------------5
3.1、秒脉冲电路--------------------------------------------5
3.2、开关控制电路--------------------------------------------6
3.3、三进制计数器电路----------------------------------------7
3.4、译码显示驱动电路----------------------------------------8
四、系统仿真/测试--------------------------------------------9
五、电路安装调试--------------------------------------------10
六、元件清单------------------------------------------------11
七、总结--------------------------------------------------12
一、课程设计的任务要求
本次设计的任务是设计、制作一个汽车尾灯显示电路。
设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），要求是：
1.汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭；
2.当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮；
3.当汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮；
4.临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。
根据不同的状态，绘制汽车尾灯和汽车运行状态表如表1-1所示；
绘制汽车尾灯控制电路原理框图如图1-1所示。
（设左转弯按键为S1，右转弯按键为S0）
表1-1汽车尾灯和汽车运行状态表
开关控制
行驶状态
左尾灯
右尾灯
S1S0
L3L2L1
D1D2D3
00
正常运行
灯
灭
10
左转弯
按L1L2L3顺序点亮
灭
01
右转弯
按D1D2D3顺序点亮
11
临时刹车
所有的尾灯随时钟CP同时闪烁
图1-1汽车尾灯控制电路原理框图
二、设计方案
2.1设计思路
本次设计方案主要有四个模块：
555构成的多谐震荡电路、开关控制电路、三进制计数器电路和译码显示驱动电路；
通过把这四个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。
首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，该脉冲信号用于提供给74LS161构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号；
其次，74LS161构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。
最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门以及74LS10提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。
得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
2.2设计原理
汽车尾灯控制电路：
用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯（L1-L3）3个发光二极管；
右尾灯（D1-D3）3个发光二极管。
用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。
当左转弯开关被打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按左循环显示，如图2-2-1；
当右转弯开关被打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环显示，如图2-2-2；
当急刹车时，6个发光二极管闪烁，如图2-2-3。
图2-2-1左转弯显示规律图
图2-2-2右转弯显示规律图
图2-2-3急刹车显示规律图
三、单元电路（子模块，子程序）分析
3.1秒脉冲电路
由555定时器构成的多谐振荡电路：
由于555定时器内部的比较器灵敏度高，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，因此采用此方案做为总电路的脉冲信号源。
图3-1-1555构成的多谐震荡电路
3.2开关控制电路
开关控制电路通过控制开关S1和S0的闭合与断开来实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和临时刹车四种状态。
S1、S0置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；
S1、S0置于10状态时，汽车处于左转弯状态；
S1、S0置于01状态时，汽车处于右转弯状态；
S1、S0置于11状态时，汽车处于临时刹车状态。
设译码器和显示驱动电路的使能端控制信号分别为G和A，G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，A与现实驱动电路中与非门的一端相连接。
根据总体功能表分析及组合的G、A给定条件开关（S1、S0、CP）的关系真值表如下表:
表3-2-1开关与控制信号真值表
开关控制
CP
使能信号
S1
S0
×
G
A
0
1
1
由表中整理可得逻辑表达式：
G=S1⊕S0
A=（S1S0）’+S1S0CP=（S1S0（S1S0CP）’）’
图3-2-1开关控制电路
3.3三进制计数器电路
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点亮，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。
逻辑功能表：
（0表示灯灭，1表示灯亮）
表3-3-1三进制计数器功能表
开关控制
S1S0
三进制计数器
Q1
Q0
六个指示灯
L3L2L1D1D2
D3
×
0
10
01
10
1
0
0
01
00
1
0
1
11
CPCPCPCPCPCP
此计数器由74LS161芯片主要构成：
利用预置端，当检测到最后一个状态0011时，让LD/端置0，在下一个CP到来时将第一个状态预置到计数器。
图3-3-2电路工作状态为0000～0011。
其状态图如图3-3-1所示，在初始状态时为00，所以要经过一个脉冲周期进入循环，而在整个工作过程中周期信号是一直和本电路连接的，不会出现循环外的11状态，所以不用担心出现不稳定状态，也就是说从接入电源开始电路就一直处在循环中的。
图3-3-1三进制计数器状态转换图图3-3-2三进制计数器电路
3.4译码显示驱动电路
此电路由74LS138芯片、6个与非门、电阻和发光二极管构成。
74LS138芯片简介：
74LS138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，74LS138还可以做数据分配器。
表3-4-174LS138的逻辑功能表
译码显示驱动电路图如图3-4-1所示：
图3-4-1译码显示驱动电路
四、系统仿真/测试
1.当汽车正常行驶时，S1S0处于00状态，指示灯全灭。
仿真结果在实验仿真过程中已显示。
2.当汽车左转，S1S0处于10状态，LED3、2、1循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。
3.当汽车右转时，S1S0处于01状态，LED4、5、6循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。
4.当汽车临时刹车时，S1S0处于11状态，6盏灯同时闪烁，仿真结果在实验仿真过程中已显示。
仿真电路如图4-1所示：
图4-1汽车尾灯控制仿真电路图
五、电路安装调试
因电路图较为简单，一次接线就调试成功。
调试步骤：
调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到低电平、2（S0）到低电平，16位逻辑电平显示3，2，1，10，11，12不亮，正常运行调试成功；
调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到高电平、2（S0）到低电平，16位逻辑电平显示3，2，1按左循环顺序移动，左转弯调试成功；
调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到低电平、2（S0）到高电平，16位逻辑电平显示10，11，12按右循环顺序移动，右转弯调试成功；
调节16位逻辑电平输出开关1（S1）到高电平、2（S0）到高电平，16位逻辑电平显示3，2，1，10，11，12随时钟CP同时闪烁，临时刹车调试成功；
如图5-1所示：
图5-1实际操作电路接线图
六、元件清单
表6-1
名称
型号
领取数量（个）
丢失数量
备注
四2输入与非门
74LS00
2
四2输入正与门
74LS08
三3输入正与非门
74LS10
四异或门
74LS86
3线-8线译码器
74LS138
二进制同步计数器（异）
74LS161
555定时器
555
显示器
8段共阴
电解电容器
10uF
发光二极管
6
其他
电阻
44kΩ
200Ω
8
100kΩ
开关
合计
29
工具（元件盒、起子、剪刀、镊子、地平线80米）
（套）
七、总结
《数字电子技术基础》属于电子电路范畴，与我们的专业有较强的联系，且都是理论方面的指示。
正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。
”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期暨数电学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。
这样不仅能加深我们对电子电路的认知，而且还及时、真正的做到了学以致用。
通过此次课程设计，我基本完成了本次设计的设计要求：
汽车正常运行时指示灯全灭，汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
在拿到课程设计之后，我做了一些准备，比如说上网查资料，请教一些厉害的同学和老师，并重新查阅了书本上对应的知识和以前做过的实验，并认真的完成了电路仿真和实验箱上的安装调试，收获颇多。
通过此次课程设计，让我重新温习并巩固了数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，拓展了我的思维，正好印证了孔子的“温故而知新，可以为师矣”，我们本就该温习旧的知识，从而能够得到新的理解与体会。
在学习的过程中，我们不仅要自己努力去学，而且还要借鉴那些厉害的人是怎么学的。
这就叫“三人行，必有我师矣”。
这次课程设计花了近两周的时间，至今我感慨颇多，这十几天可谓是先苦后甜，前几天通过不断的找资料和MULTISIM的不断仿真，为后来的接线调试打下了坚实的基础，也提供了强大的后盾。
这次课程设计又让我更加认识到了“实践是检验真理的唯一标准”，理论和实践相结合是非常重要的，理论中得到的结论通过实践是可以检验出来的，通过这样的手段，我们就能不断的提高自身的实际动手能力和独立思考的本事。
此次课程设计也让我明白了思路即出路，有不明白的就要问、就要查，对待知识，就要死磕到底，这样才能使自己不断的升华，收获才会良多。
最后，我非常感谢我的指导老师和自己两个队友的帮助，正所谓“世上无难事，只怕有心人”，我会在接下来的人生旅途中好好的做好这个“有心人”。
电子技术课程设计评分标准
环节
项目
评价
优
良
中
及格
不及格
实践环节（70%）
设计方案合理性与创造性
软件仿真完成情况
硬件调试完成情况
答辩情况
任务完成情况
独立工作能力
出勤情况
设计报告（30%）
设计报告内容完整、规范，图纸正确、清晰，设计步骤规范、正确，设计结果可行。
综合评价
课程设计成绩评定为：
□优□良□中□及格□不及格
指导老师签名：
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日期：
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