朱心谷课程设计.docx

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朱心谷课程设计

1引言

数字逻辑是电子类专业学生的一门必修专业基础课，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基本知识与理论，更加熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的专业学习奠定良好的基础。

通过本次课程设计，加深对《电路分析》、《模拟电路》、《数字电子技术基础》等课程知识的理解，进一步训练和提高我们的实际应用能力，能够综合运用基础课程所学知识，设计出一个实际应用的电路和整机，为以后的课程设计和毕业设计打下了良好的基础。

现在汽车尾灯控制电路是一种应用极为广泛的设备，本次课题是汽车尾灯控制电路的设计。

通过设计一个汽车尾灯控制电路，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），用作汽车行驶状态的方向指示标志。

当在汽车正常运行时指示灯全灭；在右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；在左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；在临时刹车时，所有指示灯同时点亮。

这样我们通过开关模拟汽车四个状态（正常行驶，左转，右转，刹车）。

1表示开关接高电平，0表示接低电平。

这样我们初步得出下面的状态表。

开关控制

汽车运行状态

右转尾灯

左转尾灯

K1

K2

K3

K4

D1D2D3

D4D5D6

0

0

0

0

正常运行

灯灭

灯灭

0

1

0

0

右转弯

按D3D2D1顺序循环点亮

灯灭

1

0

0

0

左转弯

灯灭

按D4D5D6顺序循环点亮

1

1

1

1

临时刹车

所有尾灯同时点亮

表1.1汽车尾灯和汽车运行状态关系表

2设计思路及功能描述

分析以上设计任务，由于汽车正常运行、左转弯、右转弯、刹车时，所有灯点亮的次序和是否点亮时不同的，所以用555提供2Hz脉冲发生器，74138译码器对输入的信号进行译码，用两个74LS76进行3进制转换，从而点亮不同的尾灯（这里用发光二极管模拟），从而控制尾灯按要求点亮。

由此得出在每种运行状态下，各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表2所示。

汽车尾灯控制电路设计总体框图如图2.1所示。

开关控制

三进制计数器

六个指示灯

K1

K2

K3

K4

Q1Q0

D6D5D4D3D2D1

0

1

0

0

00

01

10

000100

000010

000001

1

0

0

0

00

01

10

001000

010000

100000

1

1

1

1

//

111111

表2.1汽车尾灯控制逻辑功能表

图2.1汽车尾灯控制电路设计总体框图

3各部分电路具体设计原理图及方案详细说明

3.1时钟信号源设计

（1）设计说明：

由于汽车尾灯的点亮时给人不同信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，所以在设计的时候是采用的555定时器设计一个脉冲产生源，占空比约为50%，它产生的频率F约为2HZ。

然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.5S，这样就能让人很清楚的明白该车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的产生。

（2）设计计算公式：

高电平时间：

Tph=（R1+R2）C

低电平时间：

Tpl=0.7R2C

占空比：

D=Tph/（Tph+Tpl）=（R2+R1）/（R1+1.7R2）

（3）设计最后图形如下图所示：

高电平时间：

Tph=250.0ms

低电平时间：

Tpl=213.9ms

占空比：

D=53.8%

频率：

F=2.158

（4）连线图及仿真波形图

如下所示：

图3.1.1时钟信号图

图3.1.2仿真图

图3.1.3波形图

分析：

根据图示与预期结果一样，故设计正确。

3.2主体电路设计

设计说明：

实现的主要功能是通过开关控制从而实现汽车尾灯的点亮方式。

根据表2具体实现如下：

当k1k2k3k4=0000的时候汽车处在正常行驶，尾灯完全处于熄灭状态，74LS138译码器没有接使能端，所以不进行点亮。

当k1k2k3k4=1000的时候汽车左转，所以汽车尾灯的左面三个灯按照D4→D5→D6→D4……顺序循环点亮，具体实现通过555脉冲发生器产生脉冲提供给两个级联的74LS76触发器，得到两个电平，将它和脉冲信号一起提供给74LS138译码器译码，原码照100→101→110→100……顺序循环，再通过一些与门控制，实现循环点亮尾灯的方式。

由于计数脉冲是由555定时器产生的频率约为2HZ的方波，所以循环点亮这个过程需要的时间约为0.5*4。

当k1k2k3k4=0100的时候汽车左转，所以汽车尾灯的左面三个灯按照D3→D2→D1→D3……顺序循环点亮，具体实现通过555脉冲发生器产生脉冲提供给两个级联的74LS76触发器，得到两个电平，将它和脉冲信号一起提供给74LS138译码器译码，原码照000→001→010→000……顺序循环，再通过一些与门控制，实现循环点亮尾灯的方式。

由于计数脉冲是由555定时器产生的频率约为2HZ的方波，所以循环点亮这个过程需要的时间约为0.5*4。

当k1k2k3k4=1111时候汽车处于刹车状态，所以汽车尾灯全亮，具体实现是通过74LS138对“111”译码然后通过一些与门实现控制所有尾灯点亮。

由于计数脉冲是由555定时器产生的频率约为2HZ的方波，所以循环点亮这个过程需要的时间约为0.5*4。

4单元电路设计

4.1开关控制电路

输入

输出

S1

S2+S3

A2

A1

A0

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

×

1

×

×

×

1

1

1

1

1

1

1

1

0

×

×

×

×

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

表4.13-8线译码器74LS138的功能表

图4.1.1开关控制电路及译码器电路图

4.2三进制计数器电路

由两个74LS76触发器级联构成三进制计数器，连线图如下：

图4.2.1三进制计数器电路图

4.3汽车尾灯电路

汽车尾灯电路如下图，显示驱动电路由6个发光二极管和一个与非门、一个或非门、六个与门和六个或门组成。

YY2

QA

QB

Y3

Y1

图4.3.1汽车尾灯电路图

5汽车尾灯总电路图

图5.1汽车尾灯总电路图

6主电路仿真

图6.1主电路仿真图

7元件清单

类别

名称

数量

74系列芯片

74LS138

1个

74160

1个

74LS00

1个

74LS02

1个

74LS04

1个

74LS08

2个

74LS32

2个

定时器

555

1个

电阻

200Ω

6个

30kΩ

1个

12kΩ

1个

1kΩ

2个

电容

12μF

1个

10nF

1个

发光二极管

发光二极管

6个

拨动开关

拨动开关

2个

8总结与体会

本次课程设计，我在罗兰娥老师的精心指导和严格要求下，巩固了所学理论知识，极大地提高了实践动手能力。

这次课程设计，我们主要运用模电和数电的知识来设计电路。

以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现。

设计中的优点：

实现了汽车在运行时候尾灯点亮方式的各种情况。

设计中的不足：

电路的设计布局不是很合理。

课程设计是一个增长知识的课堂，在此过程当中不断的认识自己，了解自己，提高自己，无论是在学习和生活中都有所收获。

在此课程设计中，在克服重重困难的同时也使我看到了电子学习的乐趣，为以后的学习工作打下了坚实的基础，同时也赢得了必要的信心和决心。

总的来说，这次课程设计还是比较的顺利的。

在此，要特别感谢罗老师的倾心指导，同时也要感谢同学们对我的帮助，特别是我们的团结合作，让我深受感动，没有你们的帮助，课程设计不会如此顺利。

再次表示感谢！

参考文献

[1]《数字电子技术基础》第四版阎石高等教育出版社

[2]《电子技术试验与课程设计指导》许小军东南大学出版社

[3]《电子技术试验与训练》廖先芸高等教育出版社