2022年电子技术综合设计《汽车尾灯控制电路设计》报告书.docx

课程设计报告书课程名称：电子技术综合设计学 院：专 业：班 级：学 号：.学生姓名：指导教师：职 称：2022年 月日目录一、课程设计目的2二、设计题目和要求3三、总体方案4四、方案比较5方案一5方案二5五、基本原理61 .原理框图62 .分析6六、单元电路设计71 日寸车中II1j* 72 .三进制计数器73、开关控制电路94 .译码、显示驱动电路105 .尾灯状态显示电路的设计11七、仿真调试内容12八、所用元器件15九、设计心得与体会16参考文献16完整的电路总图17一、课程设计目的课程设计可以巩固和加强数字系统与逻辑设计课程的理论知识。目的是使我们 能够进一步理解课程内容，还可以培养我们的创新能力和创新思维，基本掌握数字 系统设计和试的方法，增加集成电路应用知识，锻炼我们的实际动手能力以及分析、 解决问题的能力。通过设计，一方面可以巩固我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问 题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。设计是工科学生必须面对的重要 课题，经历这个过程才能真切感受到工科的魅力，拉近与生产的距离。我们可以通过此次课程设计了解数电课程是如何解决实际生活中的问题的。二、设计题目和要求本课题设计一个汽车尾灯的控制电路。该电路由四个电键控制，分别对应着左 转、右转、刹车和检查功能。1,接通左转或右转电键时，左侧或右侧的3个汽车尾灯按照左循环或右循环的顺序 依次点亮。2,接通刹车电键时，汽车所有的尾灯同时闪烁。3,接通检查电键时，汽车所有的尾灯点亮。三、总体方案本次设计方案主要有四个模块：脉冲发生电路、开关控制电路、三进制电路和 译码驱动电路。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双J K触发器 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， 双J - K触发器构成的三进制计数器用于产生00、Ok 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 7410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。四、方案比较方案一汽车尾灯控制电路主要由D触发器逻辑电路，左转、右转控制电路，刹车控制 电路构成。首先将脉冲信号CLK提供给D触发器逻辑电路。用三片D触发器设计一 个逻辑电路可以产生001、010、100的循环信号。将此信号作为左转、右转的原始 信号。设置左转控制开关和右转控制开关。通过开关的控制将左转、右转的原始信号 通过逻辑电路分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作 用。设置刹车控制开关，将脉冲信号CLK提供给刹车控制电路。当开关置为刹车 信号时，分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随着时钟信号CLK全 部闪烁的功能。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。方案二汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示、驱 动电路构成。由于汽车左或右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电 路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。首先，设置两个可控制的开关，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，表示汽车处于左转弯的状态。开关置为10状态时，表示汽车 处于右转弯的状态。开关置为状态时，表示汽车处于刹车的状态。其次，设计电 路实现所需达到功能。方案比较在方案模拟时发现，方案一的计数器存在竞争冒险，使得尾灯在闪烁时总会出 现不自然的中间过程。方案二电路结构简单，成本低，所以选择此方案。五、基本原理1 .原理框图在汽车行驶过程中，汽车的尾灯会根据汽车行驶的状态相应的发生状态的变化。 假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯，设计一个用于控制汽车尾灯的电路。方案原理框图如下图所示H显示、.动电路T 二J尾灯电路开关控制电路 1 译码电路JT计数器汽车尾灯控制电路原理框图本设计采用的方案主要由开关控制电路，三进制计数器，译码、显示驱动电路组 成。由于汽车左转或右转时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码 器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。2.分析为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。假定用 开关Sl和S2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, 如下表所示。开关控制汽车运行状态左转尾灯右转尾灯SlS2Dl D2 D3D4 D5 D6OO正常运行灯灭灯灭O1左转弯按 D3、 D2、 Dl 顺序循环点亮灯灭1O右转弯灯灭按 D4、 D5、 D6 顺序循环点亮11汽车刹车所有尾灯同时闪烁OO汽车检查所有尾灯同时亮六、单元电路设计1时钟脉冲电路由于N555定时器内部的比较器灵敏度比较高，输出驱动电流比较大，功能灵敏 而且采用差分电路形式，它的振荡率受电源电压和温度的影响小，由555定时器构 成的多谐振荡器频率比较稳定，不易干扰；且此电路对秒脉冲的精度要求不是很高,所以选用有555构成的多谐振荡器做为脉冲电路。时钟脉冲电路如下图1所示：时钟脉冲电路E 匚E18273645Zl1 -GND2 - Trigger3 - Output4 - Reset5 - Control voltage6 - Threshold7 - Discharge8-Vcc555定时器引脚图2.三进制计数器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电路，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，即逻辑功能表如下表所示：（0表示灯灭，1表示灯亮）开关控制Sl S2三进制计数器Ql QO六个指示灯1 2 3 4 5 6000 0 0 0 0 0010001101 0 0 0 0 00 1 0 0 0 00 0 1 0 0 0100001110 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 1Illlll三进制计数器功能表此计数器由74LS163芯片主要构成。下面分别是它的真值表和引脚图:入出态状态穷狱条件次£状态转到信与QP<yTl TyQ 尸 QcT1ST000 X000001X01101X 00 I001X11 11110 I1 I01I1 10I10X 010010X100I74LS163真值表74LS163引脚图三进制计数器电路图如下图2所示：Ub-LOAD 2 CLR> CLK74LS163D5VVCCU4SKSKSKSKS2置于00状态时, S2置于Ol状态时, S2置于IO状态时, S2置于11状态时,2 .三进制计数器电路图3、开关控制电路开关控制电路通过控制开关Sl和S2的开通于关断，实现汽车正常行驶、左转弯、 右转弯和刹车四种状态。开关控制如下图3所示： 汽车处于正常行驶状态; 汽车处于左转弯状态； 汽车处于右转弯状态； 汽车处于刹车状态。： U1PA： ：11c°：；74LS04D3 .开关控制电路图4 .译码、显示驱动电路此电路由74LS138芯片和6个与非门，6个反向器和发光二极管构成。74LS138 芯片简介：74138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，74138还可以做数据分配器。其真值表和引脚图如下所示：输入输出控制同数码 + ¾44匕g/月兄号×1X×X111111110××××111111111000011111111000110111111100101101111110011111011111010QI1110111101011111101110110111111011011111111110)Yo匕匕匕匕匕匕一：S-宜7lll=h2hH局=274LS138真值表译码、驱动显示电路如下图4所示:74LS138引脚图74LS00DU 二U3A200Q74LS00D74LSO4DR2VCC 5VU1B74LS00DU3B-O-74LSadDU4ouJ74LS138D Tl X2 T3 T4 TS TT200U3C2。Oa74LSOdDUIC1> 74LS00DL.U1Dd>-74LS00DU3D74LS04D200U2A74LS00DU3E7L S04.DR5200U7A，U2B7Al QnrR6-200Q4译码、驱动显示电路5 .尾灯状态显示电路的设计尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和6个电阻组成，下图5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。Lmy S ISSSTURR 20。QLEksS k 庆杭 MOOD LED2 R2 ll K快 200Q Lm23 R3 -XAILO; RR MOOD 电 S -W- U庆 MOOD LmkgS - L<sl A认 MOODVCC七、仿真调试内容根据前面的分析与实验，对电路来进行整体的仿真与性能测试，本次仿真是在Inultisim 11环境下完成的1.当S1、S2都断开时，车辆正常行驶，汽车尾灯都不亮。如图57：5-1正常行驶2 .当Sl断开，S2闭合时，车辆左转，汽车尾灯LED