数字电子技术基础课程设计汽车尾灯控制电路的设计.doc

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题 目： 汽车尾灯控制电路的设计 课 程： 数字电子技术基础 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 学 号： 7 姓 名： 季利明 指导教师： 年漪蓓 蒋步军 完成日期： .9 总 目 录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告第三部分：设计图纸第 一 部 分任务书一、课程设计的目的 本课程是在学完数字电子技术基础、数字电子技术实验之后，集中一周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，通过该教学环节，要求达到以下目的： 1. 使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2. 使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3. 熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。二、课程设计的要求1. 设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；2. 必须独立完成设计课题； 3. 合理选用元器件； 4. 按时完成设计任务并提交设计报告。 三、课程设计进度安排1、方案设计；(半天)根据设计任务书给定的技术指导和条件，进行调查研究、查阅参考文献，进行反复比较和可行性论证，确定出方案电路，画出主要单元电路，数据通道，输入、输出及重要控制信号概貌的框图。2、 电路设计：(一天)根据方案设计框图，并画出详细的逻辑图3、 装配图设计：(半天)根据给定的元器件，结合逻辑图，设计出电路制作的具体装配图(即绘出组件数量，管脚号以及器件布置的实际位置)。同时配以必要的文字说明。4、 电路制作：(两天)对选定的设计，按装配图进行装配，调试实验。5、 总结鉴定：(一天)考核样机是否全面达到现定的技术指标，能否长期可靠地工作，并写出设计总结报告。四、设计题目及内容汽车尾灯控制电路（1）、用发光二极管模拟汽车尾部左右两侧6个指示灯（汽车每侧三个灯），用两个拨动式（乒乓）开关作为左右转弯信号源； （2）、汽车正常运行时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；左转弯时，左侧3个指示灯按做循环顺序点亮；（3）、用一个开关模拟脚踏制动器，临时刹车时所有指示灯同时点亮；如果两个乒乓开关都被接通，说明驾驶员是一个外行，紧急闪烁器起作用。五、设计要求1、 用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；2、 在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真；3、 写出设计、调试、总结报告。六 、使用仪器设备1、 稳压电源(±5V)；2、 实验电路箱；3、 示波器；4、 PC机（装有Multisim软件）。第 二 部 分课程设计报告目 录1 设计任务及要求.（7）2 系统总体设计方案.（8）2.1 总体设计方案.（8）2.2 方案特点.（8）3 控制电路设计.（10） 3.1 控制电路工作原理.（10） 3.2 参数计算.（10）3.3 器件选型.（10）4 振荡电路设计.（11） 4.1 振荡电路工作原理.（11） 4.2 参数计算.（12）4.3 器件选型.（12）5 计数电路设计.（13） 5.1 计数电路工作原理.（13） 5.2 器件选型.（13）6 译码显示电路设计.（14） 6.1 译码显示电路工作原理.（14） 6.2 器件选型.（14）7 系统总体电路设计.（15） 7.1 系统总体电路. . .（15） 7.2 电路说明.（15）8 电路调试.（16） 9 改进意见及收获体会.（19）10 器件明细清单.（20） 参考文献.（21）1设计任务及要求1.1设计任务设计一个汽车尾灯控制电路，要求能根据汽车运行情况来控制汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟）。1. 汽车正常运行时指示灯全灭；2. 右转弯时，右侧3个指示灯按右循环点亮；3. 左转弯时，左侧3个指示灯按左循环点亮；4. 临时刹车时所有指示灯同时闪烁。 1.2设计要求1、 用中小型规模集成电路设计出所要求的电路；2、 在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真；3、 写出设计、调试、总结报告。 2系统总体设计方案2.1总体设计方案该电路由五部分组成：秒脉冲电路，开关控制电路，显示、驱动电路，译码电路，三进制计数电路。系统框图如下：2.2方案特点区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，设置2个状态控制变量。假定用开关S1和S0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，如图所示：表1：汽车尾灯和汽车运行状态开关控制运行状态左尾灯右尾灯S1 S0D4D5D6D1D2D30 0正常运行灯亮灯亮0 1右转弯灯灭按D1D2D3顺序循环点亮1 0左转弯按D4D5D6顺序循环点亮灯灭1 1临时刹车所有尾灯随时钟CP同时闪烁 由于汽车左右拐弯时，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。由此得出在每种运行状态下，各个指示灯与给定的条件（S1,S0,CP,Q1,Q2）的关系，即逻辑功能表如图所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。表2：逻辑功能表开关控制三进制计数器六个指示灯S1 S0Q1 Q0D6 D5 D4D1 D2 D30 0X X0 0 00 0 00 10 00 0 01 0 00 10 0 00 0 11 00 0 00 1 01 00 00 0 10 0 00 10 1 00 0 01 01 0 00 0 01 1X XCP CP CPCP CP CP 3控制电路设计3.1控制电路工作原理该电路为组合电路，设74LS138和显示驱动电路的使能控制信号分别为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，如表3所示，由此表经过整理得逻辑表达式为：S1·S0S1·S0（S1·S0）S1·S0·CP表3开关控制CP使能信号S1 S0G A0 0X0 10 1X1 11 0 X1 11 1CP 0 CP3.2参数计算 U17A74LS00DU18A74LS00DU19A74LS04D31U20A74LS86DS1Key = B S0Key = A R7200¦¸R8200¦¸VCC5VVCC5VVCCVCCU21A74LS10D3334003573.3器件选型1、四2输入与非门 ；2、六反向器 ；3、四2输入异或门 ；4、5、欧电阻两个；6、+5V直流电源，开关两个。4 振荡电路设计4.1振荡电路工作原理采用定时器设计的多谐振荡器在数字电路中,常常需要一种不需外加触发脉冲就能够产生具有一定频率和幅度的矩形波的电路。由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波成分,因此我们称这种电路为多谐振荡器。它常常用作脉冲信号源。多谐振荡器没有稳态,只具有两个暂稳态,在自身因素的作用下,电路就在两个暂稳态之间来回转换。 电路组成及其工作原理：图16用555定时器构成的多谐振荡器如图12为555定时器构成的多谐振荡器，接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。设计说明：由于汽车尾灯是的点亮是给人的不同的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，所以我们在设计的时候是采用的555定时器设计的一个脉冲产生源，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汽车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的发生。4.2参数计算高电平时间： =250.0ms低电平时间： =213.9ms占 空 比： =53.8%4.3器件选型 1、定时器；2、1.4千欧；3、0.172，0.01。 5 计数电路设计5.1计数电路工作原理采用74LS161设计三进制计数器，用同步反馈置数法设计电路。 5.2器件选型 1、四2输入与非门 74LS00D；2、4位二进制可预置同步计数器 74LS161D。 6 译码显示电路设计6.1译码显示电路工作原理汽车尾灯控制电路如下图所示，其显示驱动电路由6个发光二极管构成；译码电路由38线译码器74LSl38和6个与门构成。74LSl38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S10，使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LSl38对应的输出端、依次为0有效(、信号为“1”无效)，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S11，则74LSl38对应的输出端、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G0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G0，ACP时，指示灯随CP的频率闪烁。6.2器件选型1、欧；2、LED12；3、个74LS04D；4、个74LS00D；5、74LS138D一片。 7系统总体电路设计7.1系统总体电路 7.2 电路说明将电路分为以下几部分：    首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，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、01、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，6个非门以及74LS10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。 8电路调试 (1)开关S断开S0闭合：汽车左转弯 左侧3个指示灯按左循环顺序点亮； (2)开关S1闭合S0断开：汽车右转弯右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；（3）开关S1，S0均闭合：汽车左右侧尾灯同时闪烁点亮。9改进意见及收获体会9.1改进意见 在开关动作时，由于机械开关的接触动作，往往在几十微秒内电压会出现多次抖动，可在机械开关与被驱动电路间接入一个基本RS触发器，如下图所示。 9.2收获体会为期一周的数电课程设计已经结束，我也成功的做出了一个汽车尾灯控制电路，效果非常不错。通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。 要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在选择方案时，我仔细比较分析各种方案的原理以及可行性，最后还是在老师的耐心指导下，最终确定整个方案，使整个电路可稳定工作。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。我在做课程设计的同时也是对课本知识的巩固和加强，在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。实践是检验真理的唯一标准，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。 总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次课程设计终于顺利完成了，其成功离不开老师的帮助与指导。在此，特向两位指导老师表示忠心的感谢！ 10器件明细清单 器件名称型号二输入四与非门74LS00四输入双与非门74LS203线8线译码器74LS138八线驱动器74LS244石英晶体32768HZ发光二极管BS207六反相器74LS04电阻1OK电容10导线参 考 文 献 1 阎石主编数字电子技术基础（第四版）北京：高教出版社， 20002 童诗白、华成英主编模拟电子技术基础（第四版）北京：高等教育出版社， 20003 于卫、蔡钧等主编数字电子技术基础实验实验指导书20104.屠其非LED用于汽车尾灯的展望光源与照明20015.路勇主编电子电路实验及仿真北京 清华大学出版社，20046.唐程山主编电子技术基础北京 高等教育出版社，20057.韩克、柳秀山主编电子技能与EDA技术暨南大学出版社，2005第 三 部 分设计图纸图 纸 目 录序号图 纸 名 称图幅图纸编号备 注1系统总体方框图A3电012系统总电路图A3电023系统总接线图A3电03附 设计深度规定：系统总体方框图：标注各单元模块，图中给出各单元模块的正确连接、标出各信号的流向。系统总电路图：标明各器件的型号、标注器件参数、标注集成块各引脚的逻辑符号系统安装接线图：以集成块为单位画出各引脚之间的接线，标注各集成块的型号、注明引脚编号。