汽车尾灯电子技术课程设计.docx
天津商业大学2008届本科电子技术课程设计汽车尾灯电路的设计姓 名： 李璧辰 系 别： 自动化系 专 业： 自动化 学 号： 20083323 指导教师： 侯淑萍 郭会娟 2010年12月 电子技术课程设计汽车尾灯电路的设计1 设计任务与要求1.1 基本功能汽车尾部左右侧各3个灯,共有四个操作选择，分别是:A：正常运行，指示灯全灭B：左拐弯，左侧3个灯按左循环依次点亮C：右拐弯，右侧3个灯按右循环依次点亮D：刹车时，6个灯随脉冲同步闪烁2 设计原理2.1尾灯与汽车运行状态对照表开关状态汽车运行状态左尾灯右尾灯S1 S0D4 D5 D6D1 D2 D30 0正常运行灯灭灯灭0 1右转弯灯灭D1D2D3循环闪烁1 0左转弯D4D5D6循环闪烁灯灭1 1刹车所有尾灯随时钟计脉冲CP同时闪烁2.2设计思路分析以上设计任务，发现汽车在不同运行状态即正常，左转，右转，刹车时车灯的闪烁以及点亮次序是不同的，但是在左转及右转时是循环点亮的，所以考虑采取一个三进制计数器来控制译码电路，按顺序输出低电平，从而达到控制各尾灯按要求点亮的目标。那么总体电路就有三进制计数器附带时钟计时电路，开关控制电路，汽车尾灯附带译码电路三部分构成。这三部分的详细电路设计过程将在下面给出，现在继续对电路逻辑及构成整体分析。以上所采用的三进制计数器将由16进制计数器74LS161构成，而译码电路将采用74LS138构成，开关控制电路由74LS138与尾灯显示驱动电路组成的使能端信号，根据总体逻辑分析组合得到.下面给出控制逻辑功能表：开关情况三进制计数器尾灯S1 S0Q1 Q0D5 D6 D4 D1 D2 D30 0× ×0 0 0 0 0 00 10 00 11 00 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 00 00 11 00 0 1 0 0 00 1 0 0 0 01 0 0 0 0 01 1× ×CP CP CP CPCPCP根据设计思路，给出总体电路逻辑框图，总体框图如下：3 电路设计3.1 时钟信号源时钟信号源的功能是使尾灯产生闪烁给其他行人及车辆传递信息，所以我起先的想法是根据数电学到的知识设计一个由555定时器构成的多谐振荡器，由它产生脉冲。电路如下图5V设计计算公式： 高电平时间： 低电平时间： 占 空 比： 理论占空比 D=50.34% 理论频率 F=1根据设计理论这个时钟信号源将输出频率为1HZ的方波，但是十分遗憾，在Multisim10.0虚拟实验室中仿真时却始终无法通过，不论是对整机电路的测试，还是单独对555定时器的仿真，在接入示波器后无法得到理想的方波，多次更换电阻以及电容值后依然无法顺利实现方波输出，所以不得已采用Multisim10.0中提供的这个200HZ 5V的方波信号源仿真，并最终取得成功。所得到的方波如图所示:3.2 三进制计数器电路三进制计数器电路由16进制计数器74LS161构成，电路图如下异步清零是信号有效时，无视触发脉冲，立即清零。74LS161采用异步清零。而在异步清零的计数器电路中，只要RD 出现低电平，触发器立即被置零，不受CLK的控制。3.3 尾灯电路前文所述, 其显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成；译码电路由3-8线译码器74LS138和6个与非门构成。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 = 0、S0 = 1,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0Y,1Y,2Y依次为0有效(4Y,5Y,6Y信号为“1”无效)，即反相器G1G3的输出端也依次为0，故指示灯D1D2D3按顺序点亮示意汽车右转弯.若上述条件不变，而S1=1、S0=0，则74LS138对应的输出端4Y、5Y、6Y依次为0有效，即反相器G4G6的输出端依次为0，故指示灯D4D5D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G=0，A=1时，74LS138的输出端全为1，G6G1的输出端也全为1，指示灯全灭灯；当G=0，A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。对该设计电路的仿真连接如下其中4和5两个端口接地,6端口接控制电路,3直接接开关S1,1和2接三进制计数器的输出端 3.4 开关控制电路设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、S0、CP)的真值表如下图所示。开关状况CP使能信号S1S0GA00×0101×1110×1111CP0CP由上表结果整理后可以得出逻辑表达式由以上逻辑表达式可以得到开关控制电路该电路进行仿真可得到以下电路图译码电路CP上图为开关控制电路,电阻提供200欧姆.至此电路的总共三大部分分别介绍完毕.3.5 整机电路在整机电路中,左下角就是设计出的555定时器构成的时钟信号源,虽然没有在电路中起到作用，但是暂时保留3.6 仿真结果（1）汽车正常运行时，开关打开S1=S0=0，得出G=0，A=1，六个反相器的输出端也全为1，指示灯此时全灭（2）汽车左拐时，S1=1，S0=0时，由此推出A=G=1，74LS138对应的输出端4Y,5Y,6Y依次为0有效，则反相器U4D,U5D,U6D输出端依次为0，则指示灯，LED灯10 11 12按顺序点亮，示意汽车左转弯（3）当汽车右拐时，S1=0,S0=1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0Y,1Y,2Y依次为0有效(4Y,5Y,6Y信号为“1”无效)，即反相器U1D,U2D,U3D的输出端也依次为0，故指示灯7 8 9 按顺序点亮示意汽车右转弯。（4）当汽车刹车时，S1=S0=1时，G=0，A=CP，指示灯随CP的频率闪烁。4 设计体会在接到这次设计方案之初,我确实有些紧张,因为这是第一次把课本知识与实际问题结合在一起。在设计过程中，我们组四个人采用方案统一，电路各自模拟各自仿真的方法，这样既锻炼了自己的独立思考能力，也可以更多的熟悉各种仿真软件。之前我们想过采用VHDL语言通过可编程逻辑器件来实现任务要求，但是我们分组成员对这一语言的运用相对不是很熟练，所以决定采用上学期学到的一些数电方面的知识。在电路设计中我们用到学过的同步计数器74LS161和译码器74LS138。还有一些例如反相器，各种门电路在内的基础器件，因此，我对它们的功能和运用有了更深一步的了解。使得以前仅仅在书本学到的知识转为实际上的应用。在仿真中我们原计划打算采用Quartus 5.0来实现，但是一来没有找到合适的版本，二是Multisim软件在周围同学当中的使用率较高，遇到问题时可以相互探讨研究。我们这次使用Multisim10.0对电路进行模拟仿真，从而使设计结果得到了验证。但是我仍旧还有一个遗憾，就是用555定时器构成的时钟信号源仿真的失败，本来还想多次调试，直到达到合适的结果，但是苦于时间要求，我只好使用Multisim10.0提供的方波源来实现要求，不过我不会放弃，我会依然继续在闲暇时间利用软件对时钟源进行不断的修改和设计，包括我在查询资料时也看到了除了通过555定时器的利用别的器件实现1Hz方波输出。这些也都值得我去探索。最后通过这次课程设计环节，我初步掌握了一些利用课本知识解决实际问题的方法，加强了我的专业素质，提升了我的动手能力，同时也锻炼了我与团队成员之间的协作能力 。提起了我对专业的深度兴趣。总而言之在这次的课程设计中我学到了很多东西。参考资料1 康华光等.电子技术基础数字部分（第五版）J.北京：高等教育出版社,2009,12.2 胡继专. 基于Multisim9.0汽车尾灯控制系统的设计 M.苏州科技学院学报,2007,977-80.3 屠齐飞.LED的用于汽车尾灯的展望M.光源与照明,2001.14 阎石.数字电子技术基础（第五版）J. 北京：清华大学出版社，2006.55 谢自美.电子线路设计、实验、测试J武汉：华中科技大学出版社， 20016 姚福安.电子电路设计与实践J山东：山东科学技术出版社7 陈捷、周太明.汽车尾灯的发展动向M灯与照明，2000.128 蓝风.汽车尾灯M.中国电脑教育报，2005.129 张宏儒.汽车尾灯检测设置设计研究M.才智,2009.710 孙梅生.电子技术基础设计J.北京：高等教育出版社，200815
