数字逻辑汽车尾灯控制器电子技术实习报告综述.docx
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数字逻辑汽车尾灯控制器电子技术实习报告综述
第一章设计任务及要求
1，设计任务
本课题要求设计一个汽车尾灯的控制电路。
该电路是用于反映汽车在运行时的状态。
汽车尾灯控制电路是很常用的工作电路，在日常的生活中有着很广泛的应用，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。
汽车行驶时，会出现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车四种情况。
针对这四种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态。
2，设计要求
设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。
在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，根据汽车的运行情况，指示灯具有4种不同的显示模式：
1，汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；2，汽车右转弯行驶时，右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮；3，汽车左转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮；4，汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。
第二章设计方案
汽车尾灯控制电路主要由模式控制电路，三进制计数器，译码与显示驱动电路和尾灯状态显示四部分构成。
实验要求实现正常行驶、左转、右转、刹车这四种状态下汽车尾灯的显示情况。
我们可以用6个LED显示灯来模拟汽车的尾灯，左边三个，右边三个。
当汽车正常行驶，在两侧的LED灯全部熄灭；转向时，汽车对应一侧的灯循环点亮；刹车情况下，所有的灯全部闪。
设置两个可控制的开关，设计电路实现所需达到功能。
通过双J-K触发器可产生00、01、10、11四种状态。
开关置为00状态时，表示汽车处于正常运行状态。
开关置为01状态时，表示汽车处于右转弯的状态。
开关置为10状态时，表示汽车处于左转弯的状态。
开关置为11状态时，表示汽车处于刹车的状态。
其中，K1控制汽车尾灯的左转，K2控制右转，K3控制刹车。
当所有开关为低电平时，表示汽车正常行驶；当有一个转向灯开关为高电平时，汽车相应一侧的灯循环点亮；当刹车开关为高电平时，6个灯同时闪。
译码与显示电路可用３－８线译码器７４LS138、6个与非门和6个反相器构成。
尾灯状态显示电路，控制汽车的全灭、单侧循环点亮、全部闪这三种不同的状态。
第三章功能描述
3.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
为了区分汽车尾灯的四种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。
假定用开关K1和K0进行模式控制，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尾灯和汽车运行状态关系表
开关控制
运行状态
左尾灯
右尾灯
S1S2
D1D2D3
D4D5D6
00
正常运行
灯灭
灯灭
01
右转弯
灯灭
按D4D5D6顺序循环点亮
10
左转弯
按D3D2D1顺序循环点亮
灯灭
11
临时刹车
所有的尾灯随时钟CP同时闪烁
3.2汽车尾灯控制器功能描述
由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，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（S1、S2、CP、Q1、Q0）的关系，即逻辑功能表如表3.2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。
根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图3.1所示，整个电路可由模式控制电路、三进制计数器、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示四部分组成，
图3.1汽车尾灯控制器的结构图
表3.2汽车尾灯控制逻辑功能表
开关控制
三进制计数器
六个指示灯
S1S0
Q1Q2
ΛΛΛ
ΛΛΛ
00
XX
000
000
01
00
000
100
01
000
010
10
000
001
10
00
001
000
01
010
000
10
100
000
11
XX
CPCPCP
CPCPCP
第四章电路设计
4.1模式控制电路
设74LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件（S1、S2、CP）的真值表，如表4.1所示。
表4.1S1、S2、CP与G、A逻辑功能表
开关控制
CP
使能信号
S1S2
GA
0
0
d
0
1
0
1
d
1
1
1
0
d
1
1
1
1
CP
0
CP
根据表4.1所示的关系，可以求出使能控制信号G和A的逻辑表达式，结果整理得逻辑表达式为：
由上式得开关控制电路，如图4.1所示。
图4.1模式控制电路
4.2三进制计数器
三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成，如图4.2所示。
图4.2三进制计数器逻辑电路图
用CP下降沿触发的JK触发器，当CP由1跳变为0时，触发器的输出依据J和K的状态而定。
表4.2为J-K触发器的状态表，即双JK组成的三进制计数器的逻辑功能表。
表4.2J-K触发器的状态表
J
K
说明
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
输出状态不变
同J端状态
同J端状态
输出状态翻转
4.3译码与显示驱动电路
译码与显示驱动电路的功能是：
在模式控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，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，相应指示灯点亮。
译码电路由3－8译码器74LS138（功能表如表4.3所示）、和6个与非门和六个反相器构成，逻辑电路如图4.3所示。
其中，译码器74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。
当S1＝1，S2＝0时，使能信号A＝G＝1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端
、
、
依次为0有效（
、
、
信号为“1”无效），即反相器G1～G3的输出也依次为0，故指示灯D3→D2→D1按顺序点亮示意汽车左转弯。
若上述条件不变，而S1＝0，S2＝1时，则74LS138对应的输出端
、
、
依次为0有效，即反相器G4~G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮示意汽
表4.374LS138功能表
E3
E1
E2
A2
A1
A0
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
1
1
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
×
1
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
0
×
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
车右转弯。
当G＝0，A＝1时，74LS138的输出端全为1，G1~G6的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。
4.4，汽车尾灯电路
尾灯状态显示电路由6个发光二极管和6个反向器构成，逻辑电路如图4.3所示。
其中，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。
图4.3译码及尾灯状态显示、驱动电路
4.5汽车尾灯控制器的完整逻辑电路
完成各个局部电路设计后，可得到汽车尾灯控制器的完整逻辑电路，如图4.4所示。
图4.4汽车尾灯控制器的逻辑电路
第五章电路仿真测试
利用Multisim10进行测试和仿真。
1.当汽车正常行驶时，AB置为00状态，指示灯全灭，如图5.1所示。
图5.1 正常行驶仿真结果
2.当汽车左转弯时，AB置为10状态，左侧3个指示灯按LED1->LED2->LED3顺序循环点亮。
仿真图如图5.2
图5.2 左转弯仿真结果
3.当汽车右转弯时，开关置为01状态，右侧3个指示灯按LED4->LED5->LED6顺序循环点亮。
仿真如图5.3
图5.3 右转弯仿真结果
4.当汽车刹车时，AB置为11状态，所有指示灯全部随着时钟信号闪烁。
仿真如图5.4
图5.4刹车仿真系统
结论
周的课程设计很快就结束了，总的说来收获不小，不能说设计的过程中是一帆风顺的，开始时是设计阶段也没太在意，后来到动手的时候觉得遇见了好多没想到的问题，平时在书本上划的很熟练的一些电路，当拿到Multisim7上进行仿真时就回错误百出。
开始时让我极为的伤头，在课程设计的第二天我专门的对Multisim7软件进行了操练，当我熟悉了之后用起来就比较得心应手了。
也发现用计算机软件进行设计的好处，使产品的设计成本大大的降低。
我想这也是最吸引我们的地方，当真正的进行产品大规模生产时利润是相当大的。
当我投入设计时才发现乐在其中，这次实验是我们对书本中学到的各个部分原理的一次综合的运用，在书本中我们看那些原理有老师的讲解我们理解起来并不一定十分的困难，但是当我们将那些知识综合运用的电路的设计中确实有了很多意想不到的困难。
实践出真知，通过这次电路的设计让我学到了书本中没有的很多东西，我想最主要的就是一种综合能力的提升。
我认为这样的电路设计很有现实意义，这样的教学方法对于提升同学们的综合运用能力也是行之有效的，是非常值得推广的。
如果在讲课过程中能够运用部分内容穿插一些小设计，或者让同学们自己回去设计一些小电路，并且通过老师的指导演示出来，我想不仅能调动同学的学习积极性，而且还能培养出同学们的创新设计能力。
比如这次设计，如果能够让同学们能够演示出来就更好了。
如果老师讲课时能够将各种难题能够用软件模拟可以让我们更好的理解。
在最初的设计过程中，我们一共整理出3个方案。
但在实践的过程中发现，在Multisim中模拟的情况和实际实践中还是有些差异的。
Multisim中的Bug也给我们带来了很多不便，希望该软件在后续版本中能够得到改进。
在调试过程中，脆弱的74LS32或门的罢工使我们当时近乎绝望，，我们一共需要7个或门。
烧了两个或门使得试验无法再进行下去。
还好，在74LS00和74LS04上还有几个空余的与非门和非门。
我们用两个非门和一个与非代替了原来的或门的功能。
由于条件所限，我这个还只是假设，并不知道是否能在实际应用中实现。
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要有所收获，真正的做到整个实验过场对自己整个人生都有所影响，有所回报，这样才能使整个过程更加的有意义，也使自己的人生更加的充实。
在此实验当中，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，为以后的工作与学习赢得了必要的信心与决心。
总的说来，这次课程设计还是比较顺利的。
只是在测试阶段遇到一点问题，其他阶段还是完全符合预定计划的，并没有因为什么问题而耽误实验进程。
这次课程设计，虽然短暂。
但却是我们第一次的自主合作的设计电路。
以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现。
在设计过程中，遇到了书本中不曾学到的情况。
同时，由于是两人合作制作，是我们学到在将来大规模电路设计中，团体协作是多么的重要。
最后，感谢老师为我们提供这次的实习机会和悉心的指导。
汽车尾灯控制电路是一种应用极为广泛的设备，具有极好的性价比。
在进行设计的过程中，发现整个电路的结构并不是太复杂。
整个电路主要由四部分组成：
时钟脉冲发生器，触发器，逻辑控制门及发光管驱动电路。
其中，时钟脉冲发生器在电路中有极重要的作用，能够通过计算得到需要的脉冲，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲。
这样才能使电路更好的工作，是控制发光管的一项主要装置之一。
而在这之中，如何设置电容和电阻就显得至关重要。
其次，准确地设定逻辑控制门也很重要，直接决定了变色发光管能否正常工作以及能否达到设计的要求。
再次，对脉冲分配器的选择也起着很大作用。
在设计的过程中应该本着元件通用化，成品化，以满足大规模生产的要求，以便在日后产品的更新维护能够更好的方便的进行。
同时也要尽量减少设计过程中竞争冒险现象出先的概率。
使产品在使用过程中能够稳定的运行，达到良好的无故障率。
在焊接的过程中要保证焊接坚固，防止在实验的过程中出现短路或开路状态，来减少实验中的不稳定现象的出现。
我明白了在进行设计是要尽量的避免使用与门，而多用与非门和非门来代替与门。
这样能尽量的减少电路中出现冒险竞争现象，是设计出来的电路能够更加稳定的运行。
心得体会
经过这一周半的实习，学到了很多东西，锻炼了自己的能力，熟悉了MULTISIM这个软件。
作为信息时代的大学生，仅会操作鼠标是不够的，对原理的理解和电路的设计能力也非常重要。
之前所有的学习几乎都是理论性的，经过这次实习对很多器件的功能有了更深的了解。
虽然由于不熟悉软件在一开始遇到了很多问题，但经过自己耐心的反复琢磨，最终成功仿真了汽车尾灯控制电路。
通过一个多星期的学习，使我们对multisim有了初步的系统了解。
这些知识在课堂上都学不到，当看到自己的汽车尾灯电路在软件上成功仿真时，高兴不已。
希望自己在以后可以从事和数字电路有关的工作。
总的来说自己有如下收获：
1、对MULTISIM有了初步的系统了解。
我们了解到了汽车尾灯的构造等。
2、对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实习中，提高了自己解决问题的能力。
虽然在实习中会遇到难题，但是从中我学到了很多，使自己的理解能力也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，强化了专业知识，更好的掌握数字电路的这门课程。
为期两周的课程设计很快就结束了，总的说来收获不小，不能说是一帆风顺，但是也在动脑设计和动手操作上面学习到了课本上学不到的知识。
从开始的对课题的一无所知到逐步了解并逐步分析设计每个单元电路，从中我学到了很多东西，通过上网、到图书馆查阅资料逐步解决所遇到的问题，让我收获颇多，理论与实践的结合更加深了理论的理解。
我认为课程设计所要起到的作用就是将所学的理论知识应用于实践，并通过实践找到理论与实践的误差，进一步理解理论的实用性。
本次课程设计中，我们这一小组的课题是：
汽车尾灯控制电路的设计。
通过一番努力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，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，车左转弯时，左侧3个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。
从一开始接受课程设计任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终制作成型，每一步都必须认真仔细。
虽然开始并不是很成功，不能实现计数功能，但在请教老师、小组讨论和经过多次检修后，终于实现了课程设计任务的全部功能。
通过本次课程设计的制作，让我了解了汽车尾灯的工作原理，认识到汽车尾灯在交通安全中所扮演的重要角色，并学会了设计简易的汽车尾灯，进一步了解和掌握逻辑电路的分析和设计。
这次实验也是我们对本学期所学的《数字逻辑》一本中学到的各个部分原理的一次综合的运用，书本中我们看到的那些理论在老师讲解时并不是什么难理解的东西，但当我们将那些知识综合运用到电路中时却遇到了我们意想不到的困难。
时间出真知，通过这次电路的设计让我们学到了很多书本上没有的东西，除了能调动同学们对课程设计的积极性和兴趣以外，还能培养同学们得创新设计能力和提高团队的协作精神。
数字逻辑作为电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，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，更加熟悉的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，为以后的学习奠定基础。
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