汽车尾灯报告zzl.docx

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汽车尾灯报告zzl

南京信息工程大学

《数字电子技术基础》课程设计

题目：

汽车尾灯控制器的设计与制作

设计人：

赵子龙

学号：

学院：

计算机与软件学院

专业：

物联网工程

指导教师：

张群

日期：

2014年11月28号

第一章设计任务书

1.1设计目的

1.2设计任务

第二章设计框图及整机概述

2.1设计总体框图

2.2汽车尾灯运行真值表

2.3卡诺图及其对应表达式

2.4整机概述

第三章各单元电路的设计方案及原理说明

3.174LS175芯片，CD40106，74LS20、74LS04和74LS00芯片

第四章调试过程及结果分析

4.1电路调试

4.2结果分析

参考文献

附录二：

元器件引脚图

附录三：

实物电路图

第一章  设计任务书 

1.1 设计目的 

1、完成系统设计与制作方案设计。

2、掌握汽车尾灯控制器的工作原理以及各元器件的作用。

3、掌握制作汽车尾灯控制器的方法与调试。

1.2设计任务

设计构成一个控制汽车六个尾灯的电路，用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车每侧三个），并用二个拨动开关作为转弯信号源，一个开关用于指示左转弯，一个开关用于指示右转弯，如果二个开关都被接通，说明驾驶员是一个外行，紧急闪烁器起作用。

右转弯时三个右边的灯应动作，左边的灯则全都熄灭，右边的灯应如图1所示，周期性明亮与暗，一周约需一秒，对于左转弯，左边灯的操作应相类似；当紧急闪烁起作用时，六个尾灯大约以1Hz的频率一致地闪烁亮与暗。

同时，电路还用一个开关模拟脚踏式制动器，制动时，若转弯开关未合上（或错误地将两个开关均合上的情况）所有六个尾灯均持续点亮，在转弯的情况下，转向侧的尾灯应正常动作，另一侧的三个尾灯持续亮。

另一个开关模拟停车，停车时，全部尾灯亮度为正常时的一半。

第二章 设计框图及整机概述

2.1设计总体框图

汽车尾灯控制电路由四部分组成，如图2所示，控制电路，时钟发生电路，逻辑开关及逻辑电平指示。

1、转弯信号是四状态计数电路，可由小规模触发器构成。

2、时钟产生电路，可用施密特触发器器构成1Hz信号和50Hz信号（用于停车时，尾灯亮度为正常的一半）。

振荡频率：

f=0.7/RC

汽车尾灯和汽车运行状态关系表

开关控制

行驶状态

左尾灯

右尾灯

S1S0

D1D2D3

R1R2R3

00

向前

灯灭

灯灭

01

右转弯

灯灭

按R1R2R3顺序循环点亮

10

左转弯

按D1D2D3顺序循环点亮

灯灭

11

刹车

所有的尾灯亮度为正常时的一半

2.2汽车尾灯运行真值表

2.3卡诺图及其对应表达式

YL2

KSKCKLKR

00

01

11

10

00

0

0

CP1Hz

QA

01

1

1

1

QA

11

X

X

X

X

10

CP50Hz

X

X

X

YL2=KCKL+KCKR+KSCP50Hz+KLKRQA+CP1HzKLKRKC

YL1

KSKCKLKR

00

01

11

10

00

0

0

CP1Hz

QB

01

1

1

1

QB

11

X

X

X

X

10

CP50Hz

X

X

X

YL1=KCKL+KCKR+KSCP50Hz+KLKRQB+CP1HzKLKRKC

YL0

KSKCKLKR

00

01

11

10

00

0

0

CP1Hz

QC

01

1

1

1

QC

11

X

X

X

X

10

CP50Hz

X

X

X

YL0=KCKL+KCKR+KSCP50Hz+KLKRQC+CP1HzKLKRKC

YR2

00

01

11

10

00

0

QA

CP1Hz

0

01

1

QA

1

1

11

X

X

X

X

10

CP50Hz

X

X

X

YR2=KSCP50Hz+KCKR+QAKLKR+KLKC+KCKLKRCP1HZ

YR1

00

01

11

10

00

0

QB

CP1Hz

0

01

1

QB

1

1

11

X

X

X

X

10

CP50Hz

X

X

X

YR1=KSCP50Hz+KCKR+QBKLKR+KLKC+KCKLKRCP1Hz

YR0

00

01

11

10

00

0

QC

CP1Hz

0

01

1

QC

1

1

11

X

X

X

X

10

CP50Hz

X

X

X

YR0=KSCP50Hz+KCKR+QCKLKR+KLKC+KCKLKRCP1Hz

将各个表达式化简成为4项之和，例如下面两个式子：

YR0=KSCP50Hz+KCKLKRCP1Hz+KCKLKR+KLKRQC

YL0=KSCP50Hz+KCKLKRCP1Hz+KCKLKR+KLKRQC

至此其实已经完成了大部分的电路设计基础，可以注意到公式中的QA、QB、QC仍然是未知量，下一步就是通过循环电路来解决它们，也就是实现的是指示灯的循环闪烁。

本系统使用了74LS175，D触发器配合与非门来实现此功能。

循环电路状态图

首先是整体状态的卡诺图：

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

100

X

X

X

1

110

X

000

111

接着是各指示灯单独的分解式卡诺图：

QAn+1

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

1

X

X

X

1

1

X

0

1

QBn+1

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

0

X

X

X

1

1

X

0

1

QCn+1

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

0

X

X

X

1

0

X

0

1

从卡诺图中很容易就得出了状态方程：

QAn+1=QCn

QBn+1=QAnQCn

QCn+1=QBnQCn

可见只需74LS175中的三个触发器配合与非门电路即可产生所需的QA、QB、QC信号。

最后一步是解决时钟电路的问题，即产生1HZ和50HZ的信号。

本系统采用CD40106芯片，六反相施密特触发器来制作时钟电路。

通过外接的一阶RC滤波电路，获取固定频率的信号，此方法适用性广泛，只需要改变RC值即可得到较为稳定的所需频率的信号。

在频率精度要求不高的情况下，这种方法简单有效。

本系统使用680KΩ电阻和4.7uF电容，得到f=0.7/（680k*4.7u）=0.22≈1HZ；

使用1.5KΩ电阻和10uF电容，得到f=0.7/（1.5k*10u）=46.67≈50HZ

（0．22≈1？

？

）

至此，输入输出量之间的关系已经完全清楚了，下面要做的是，将公式进行整合，用尽量少的芯片来实现系统功能。

因此，我们必须清点一下，做个总体规划：

可以初步观察到的是：

在进行公式化简后，每个输出量Y都由4个较简单的输入量构成，且其中有两项：

KSCP50Hz和KCKLKRCP1Hz完全一致。

而另外两项的均可通过2次与非运算得到。

2.4整机概述

选择74LS175一片、74LS00三片、74LS20三片、74LS11一片、74LS04一片、CD40106一片、电阻若干、电容若干、LED灯六只、开关四个。

用Multisim制作电路图如下所示：

第三章 各单元电路的设计方案及原理说明

3.1关于74LS175芯片，CD40106，74LS20、74LS04和74LS00芯片

74LS175为4上升沿D触发器，引脚图如下：

根据任务分析，写出循环电路的逻辑关系（现态→次态），如下图所示：

根据逻辑关系画出卡诺图：

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

100

×××

×××

×××

1

110

×××

000

111

上表分解为下三表：

QAn+1

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

1

×

×

×

1

1

×

0

1

QBn+1

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

0

×

×

×

1

1

×

0

1

QCn+1

QBnQCn

QAn

00

01

11

10

0

0

×

×

×

1

0

×

0

1

可得表达式如下：

CD40106由六个施密特触发器电路组成。

用来提供50Hz和1Hz的脉冲信号，使LED灯闪烁。

电路连接测脉冲信号如下图所示：

74LS20是两个具有四个输入端的与非门,引脚图如下：

74LS04是六个输入端的非门，引脚图如下：

74LS00是四个具有两个输入端的与非门，引脚图如下：

第四章 调试过程及结果分析

4.1电路调试

在接线前先检测的导通情况：

在电路板的正负极各接一根导线到电源的正负极，接着从电路板的正负极的横排每个接线孔一次接一根导线到任意一个发光二极管，观察其发光情况，正向导通的二极管在接到正极时应发光，反响导通的二极管在接到负极时应导通，这两种情况说明电路板是好的。

面包板连接完成后，检查电源线、地线，检查芯片是否插反，检查各芯片电源和接地，检查电路是否真正连接。

4.2结果分析

我连接完成的电路只能有一个开关控制灯泡的亮度，与实际结果相差有点远，尽管自己拆卸了三次电路板，仍旧是没有达到要求。

第五章 设计、安装及调试中的体会

在课程设计中我深刻认识到自己的不足，虽然只是个简单的电路但我却花了好长时间，犯了很多错误，弄了好几遍才完成结果还是不能按照要求，对电路的理解不够深刻。

在此次试验中，第一次照着电路图把线连起来，乱成一团，之后重做了好几遍仍旧是觉得不行，觉得自己还不够尽力，做的真的很差，不过我会努力的，这次认识到自己的许多不足，以后会彻底改掉，再次感谢老师对我的谆谆教诲，课堂指导。

参考文献：

[1]余孟尝.《数字电子技术基础简明教程（第三版）》.北京:

高等教育出版社，2006

[2]JohnF.Wakerly（译者：

林生王腾金京林）.《数字设计原理与实践》.机械工业出版社，2010

[3] 童诗白. 《模拟电子技术基础》. 北京:

高等教育出版社，2006

[4]XX文库

2014年10月30日访问

附录一：

元器件清单

型号

数量

备注

74LS11

2片

三输入与门

74LS175

1片

四触发器

74LS20

3片

四输入与非门

74LS00

3片

四两输入与非门

74LS04

1片

反相器

CD40106

1片

六反相施密特触发器

发光二极管

6个

注：

电阻、电容、微动开关、各色导线若干，面包板一组，镊子一把

附录二：

元器件引脚图

附录三：

实物电路图