汽车尾灯显示控制电路设计.doc

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 6 指导教师： 工作单位： 题 目: 汽车尾灯显示控制电路设计 初始条件：直流正5伏电源，开关，电阻，发光二极管，74LS00，74LS08，74LS32，74LS76，74LS138。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）利用中小规模集成电路设计并制作一个汽车尾灯显示控制电路，并满足如下要求：汽车尾部两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），当汽车运行时指示灯全灭；当汽车右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；当汽车左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；刹车时所有指示灯同时闪烁。时间安排：7.4： 理论设计；7.57.6：安装调试或仿真7.7： 撰写报告7.9： 答辩指导教师签名： 2011年 7月 9日系主任签名： 2011年 7 月 9 日目 录摘要2Abstract31绪论41.1设计目的及意义51.2设计任务及要求52. 设计方案52.1.设计原理52.2. 设计方案及实现73硬件电路设计93.1.三进制计数器设计93.2. 汽车行驶状态开关模拟电路及汽车行驶状态显示电路104. 仿真及分析134.1.三进制部分134.2.尾灯显示仿真155设计心得及体会196. 参考文献20摘要本课程设计采用一种简便的汽车尾灯控制电路的设计方法，主要解决如何灵活的对汽车行驶状态通过尾灯来显示，如左转、右转、停车、刹车等。综合利用理论知识并与实践相结合，实现整个电路的设计。汽车尾灯显示控制电路具有一定的实用性，汽车尾灯是汽车的重要部件之一，它在交通安全中扮演着重要的角色。本次设计的是简易汽车尾灯，实现较简单的逻辑功能。重点是通过本次设计过程，了解和掌握逻辑电路的设计、分析。在中国，每年都有数万人死于交通事故，而交通事故又多发生于行车中的转弯、刹车等过程。汽车尾灯显示控制电路通过提醒其他司机周围正有车辆正在进行转弯、刹车操作，来达到减少交通事故发生的目的，对于减少交通事故具有一定的意义。首先，这里提到的汽车尾灯显示控制电路是用数字电路实现的。汽车尾灯显示控制电路是汽车尾灯显示电路的重要组成部分，主要完成控制与驱动功能，具体电路由三进制计数器电路、汽车行驶状态开关模拟电路和汽车行驶状态显示电路三部分组成。其中三进制计数器部分用到了数字电路中的触发器、时序逻辑电路的设计和卡诺图的化简，使用到JK触发器芯片74LS76；汽车行驶状态开关模拟电路部分则用到了组合逻辑电路中译码器及逻辑门门电路，使用到3-8线译码器芯片74LS138、与门芯片74LS08、与非门芯片74LS00和或门芯片74LS32；汽车行驶状态显示电路也涉及到发光二极管的使用。通过本次课程设计不但可以复习、巩固和进一步提高数字电子电路理论知识，又能将所学到的理论运用到实践中以提高个人的实践技能，最终达到锻炼分析、设计和调试电路的能力。AbstractThis course is designed with a simple car taillights control circuit design, primarily to address how flexible the car while driving through the tail to display, such as left, right, stop, brake, etc. Utilization of theoretical knowledge with practice, to achieve the circuit design. Taillights display control circuit has a certain practical, car tail lights are an important component of the car, it plays an important road safety role. The design is simple taillights, to achieve relatively simple logic functions. Through this focus on the design process, understanding and knowledge of logic circuit design and analysis. In China, every year tens of thousands of people died in traffic accidents, and traffic accidents occurred in the addition of turning, braking and other processes. Rear display control circuit by car to alert other drivers of vehicles are going around the turn, brake operation, to achieve the purpose of reducing traffic accidents, reducing traffic accidents has a certain significance. First of all, the car mentioned here is the rear display control circuit implemented with digital circuits. Taillights taillights car display control circuit is an important part of the circuit shown, the main complete control and drive functions, the specific circuit composed of three binary counter circuit, the vehicle driving state switch analog circuits, motor cars and the status display circuit consists of three parts. Three of them used a digital binary counter parts in the trigger circuit, sequential logic circuit design and Karnaugh map simplification, the use of the JK flip-flop chip 74LS76; vehicle driving state switch is used in the analog part of the combinational logic circuit decoder and logic gates gates, using the 3-8 line decoder chip 74LS138, and the gate chip 74LS08, 74LS00 chip and NAND gate or door chip 74LS32; vehicle driving state display circuit also involves the use of light-emitting diodes. Through this program designed not only to review, consolidate and further improve the theoretical knowledge of digital electronic circuits, but also the learned theory into practice to improve the individual's practical skills, and ultimately achieve the training analysis, design and debug circuits. 1绪论汽车尾灯显示控制电路能够通过汽车尾灯的不同显示状态来区分汽车的左转、右转和刹车动作，在日常生活中的应用十分广泛。本次课程设计就是完成汽车尾灯显示控制电路设计与实现，同时还需要用到的一些外围电路，如直流正5伏电源和CP脉冲信号，汽车尾灯显示控制电路主要是通过门电路和触发器将所接收到的的信号转换为相应的动作。1.1设计目的及意义汽车尾灯是汽车的重要部件之一，它在交通安全中扮演着重要的角色。本次设计的是简易汽车尾灯，实现较简单的逻辑功能。重点是通过本次设计过程，了解和掌握逻辑电路的设计、分析。 1.2设计任务及要求利用中小规模集成电路设计并制作一个汽车尾灯显示控制电路，汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二级管模拟）。要求是：(1) 当汽车时正常行驶时尾灯全部熄灭。(2) 当汽车时右转弯时，右侧三个指示灯按右循顺序点亮。(3) 当汽车时左转弯时，左侧三个指示灯按左循顺序点亮。(4) 当汽车时刹车时，所有指示灯全亮。2.设计方案2.1.设计原理整个电路可由直流5伏电源、脉冲信号产生电路、三进制计数器电路、汽车行驶状态开关模拟电路和汽车行驶状态显示电路五部分组成，其设计电路总体框图如图2.1所示。汽车行驶状态开关模拟电路汽车行驶状态显示电路三进制计数器电路直流5伏电源脉冲信号产生电路图2.1电路框图列出汽车尾灯与汽车运行状态如，表2.1所示开关K1K0状态左尾灯右尾灯00正常直行灭灭01右转灭D1-D2-D310左转D4-D5-D6灭11刹车所有灯随脉冲闪烁表2.1控制逻辑功能表，如表2.2所示K1K0Q1Q0D6D5D4D1D2D30 0X X000 0000 10 00 11 0000 100000 010000 0011 00 00 11 0001 000010 000100 0001 1X XCPCPCP PCPCP表2.22.2. 设计方案及实现方案论证与比较方案一，如图2.2所示本电路为三进制电路，采用计数器芯片74LS290反馈清零法，理论上应当可以实现，但仿真时未能实现三进制，数码管不停地在2和某个不定的数只见跳动。 图2.2方案二，如图2.3所示本电路直接使用JK触发器芯片图2.3综上，从实际考虑出发选择方案二。3硬件电路设计3.1.三进制计数器设计.因为要设计的是三进制计数器，所以需要两个计数器，这里选用JK触发器。JK触发器逻辑表达式如下：Qn+1=JQn+KQnJK触发器真值表，如表3.1JKQn+1 00Qn 01010111/Q表3.1不妨令J1=Qn2，K1=1；J1=Qn1,K2=1；则可得Qn+10=Qn1Qn0，Qn+12= Qn0，可得状态图如图3.1所示：000 001 010即完成三进制的设计原理图如图3.2所示:图3.23.2. 汽车行驶状态开关模拟电路及汽车行驶状态显示电路由于汽车行驶状态显示电路需要汽车行驶状态开关模拟电路来驱动，这里将两者放到一处。当汽车转弯时需要将三进制信号转换为对应的输出信号，这就不得不用到译码器，下图为译码器芯片74LS138引脚如图3.3图3.33线-8线译码器真值表，见表3.2见表3.2通过译码器与门电路的搭配即可完成所要求的功能，该部分电路原理图如图3.4所示图3.44.仿真及分析4.1.三进制部分图4.1图4.2图4.34.2.尾灯显示仿真1.当汽车无操作时，如图4.4所示图4.4六个尾灯均不亮2.当汽车右转时，如图4.5图4.5右侧三个尾灯循环点亮，左侧三个尾灯均不亮3当汽车左转时，如图4.6图4.6左侧三个尾灯循环点亮，右侧三个尾灯亮4当汽车刹车时，如图4.7所示图4.7六个灯同时随CP信号改变5设计心得及体会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。从对课题的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。有很多问题都可以透过实践而表现出来，本次课程设计最大的收获就是，对于电路设计的EDA技术有了更深的理解，学会使用Multisim来进行电路的仿真。同时独立的设计过程，培养了我独立思考问题的能力，总之，这次课程设计受益良多。通过本次设计实验，我懂得首先要对设计原理搞懂，才能在设计内容方面游刃有如。我也从中加深了对汽车尾灯显示控制电路的各项指标的理解与应用。 课程设计时间定在我们考试期间，所以任务还是相当重的。一方面要准备考试，一方面要准备课程设计，每天都在忙碌着，也锻炼了我们合理利用时间的能力。在这次的课程设计中我遇到了不少的问题。可能是由于设备的原因，导致最后的结果调试不出来，但是我不曾灰心，结果不是最重要的，最终的是我在这次课程设计中学到了很多。在仿真设计中，有的电路图没有仿真出来，这一方面是由于时间比较紧，另一方面是由于对软件和电路不是很熟悉，也说明电路的设计还有一些问题。由于对于理论知识学习不够扎实，我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的方向。正所谓“实践是检验真理的唯一标准”，只有自己动手做过了，才能更贴切更深刻的掌握所学的知识，使自己进一步的提高。尽管课程设计是在期末才开始，我们的教材学习完毕，掌握许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位，所以查阅资料使必不可少的，这就养成了我们自己学习的方式。这次课设，仿真图中有一些问题，由于对multisim这个软件运用得还不是很熟练，还有一些问题仍不能解决。总的来说，课程设计是一门与专业机密相关的课程，给了我很多专业知识，同时在一定程度上提高了我的专业技能，还教给我许多的道理。通过课程设计，我不仅学到了知识，而且从中学到了解决问题的方法，这也是一个锻炼自己的机会。6.参考文献1 谢自美.电子线路设计·实验·测试.第三版.武汉：华中科技大学出版社，2006.82 康华光主编，电子技术基础（模拟部分），高等教育出版社，19983 吴友宇主编，数字电子技术基础，清华大学出版社，2009.54 梁宗善. 新型集成电路的应用电子技术基础课程设计. 华中科技大学出版社. 2009.55 孙梅生. 电子技术基础课程设计. 高等教育出版社. 1989.106.程勇实例讲解Multisim 10电路仿真. 人民邮电出版社.2010.47 王振红. 全国大学生电子设计竞赛赛前训练题精选. 化学工业出版社.2010.6附录电路设计总图元件清单数量参数类别2片74LS1382片74LS004片74LS322片74LS084片74LS7610个400欧姆电阻10个发光二极管5个单刀单掷开关若干导线本科生课程设计成绩评定表姓 名 性 别 专业、班级课程设计题目： 课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日