汽车尾灯控制电路课程设计.docx

电子技术课程设计报告课题：汽车尾灯控制电路 班级 通信1142 学号 1141320225 学生姓名 陆超 专业 通信工程 指导教师 电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院电子信息工程学院2016年1月目录1、设计任务和目的11.1设计任务11.2设计目的12、设计要求13、设计原理14、单元模块分析34.1 开关控制电路34.2时钟脉冲发生电路44.3三进制计数电路543.1由JK触发器构成的三进制计数电路64.3.2由74Ls161构成的三进制计数电路74.4 译码输出电路85、主要门电路及引脚功能介绍105.1 555集成定时器105.2 74LS04125.3 74LS00125.4 74LS86136、总的电路图147、仿真结果158、心得体会159、参考文献161、设计任务和目的1.1设计任务设计一汽车尾灯控制电路。1.2设计目的培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关电子类的知识。通过课程设计，应加强学生如下能力的培养：1、独立工作能力和创造力； 2、综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； 3、查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；4、绘制电路图的能力； 5、编写技术报告和编制技术资料的能力。2、设计要求1、 三LED灯左循环点亮，以1Hz左右频率闪烁，分别以左转、右循环点亮代表左、右转；正常行驶时，全不亮；刹车时，全亮。2、 画出总体电路图；给出主要单元电路和元器件参数计算、选择；提交格式规范、符合要求，内容完整的设计报告。3、 分析设计电路的工作原理，如采用时序逻辑电路，应画出时序图。3、设计原理根据课程设计任务书的要求，以及汽车尾灯逻辑关系分析，设计该电路大体需要开关控制电路，显示驱动电路，译码电路，尾灯状态显示电路以及三进制计数器来控制LED灯的循环点亮。其控制关系如图1所示。总体电路图如图2所示。图1 设计电路功能结构框图设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式。假定用开关S1,S2进行显示模式控制，当S1、S2分别为0、0时，表示正常行驶尾灯都熄灭状态，当S1、S2分别为0、1时，表示汽车将要右转弯行驶，此时汽车右侧尾灯按右循环闪烁，当S1、S2分别为1、0时，表示汽车将要左转弯行驶，此时汽车左侧尾灯按左循环闪烁，当S1、S2分别为1、1时，表示汽车将要急刹车，此时所有尾灯同时闪烁。根据以上状态可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状系表，如表1所示。整个电路逻辑功能如表2。表1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态关系表控制变量S1 S2汽车运行状态左侧指示灯L1 L2 L3右侧指示灯L4 L5 L60 0正向行驶熄灭状态熄灭状态0 1右转行驶熄灭状态按L4 L5 L6向右依次点亮1 0左转行驶按L1 L2 L3向左依次点亮熄灭状态1 1刹车左右三盏灯同时亮表2 电路逻辑功能表S1S2EAA2LED1LED2LED3LED4LED5LED600011111101110111111011111101111010110111111011111101100000004、单元模块分析4.1 开关控制电路图2 开关控制电路图由S1与S2通过一个异或门来控制74LS138译码器是否工作，S1和S2还共同控制LED灯一端的输入。当74LS138译码器正常工作的时候，开关S2通过一个非门来控制74LS138译码器的A2端口，0与1分别代表S2的两种不同状态，当S2为0的时候控制74LS138译码器Y0，Y1,Y2端口的输出。当S2为1的时候控制74LS138译码器Y4，Y5,Y6端口的输出。从而达到三LED灯左循环点亮，以1Hz左右频率闪烁，分别以左转、右循环点亮代表左、右转；正常行驶时，全不亮；刹车时，全亮的效。4.2时钟脉冲发生电路图3 NE555电路图如图3的电路图，可以产生矩形脉冲发生器。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电压和温度的影响很小。与课程联系密切，所以采用此方案。再由于此电路对时钟脉冲没有严格的要求，可以把电阻、电容的值设定为比较合适并常见的值。电容充电过程的初始状态为1/3Vcc，终止状态为2/3Vcc，稳定状态为Vcc，充电的时间常数为1=（R1+R2）C2。电容放电过程中，由于晶体管基本处于饱和导通状态，两端的电压很低，因此供电电源对放电电路影响很小，放电时的初始状态为2/3Vcc，终止状态为1/3Vcc，稳定状态为0，放电的时间常数为2=R2C2。根据这些条件，结合一阶电路暂态过程的三要素法，可以计算出充电过程所用的时间。充电过程的方程式：2/3Vcc=Vcc+(1/3Vcc-Vcc)e(t1/(RC2）充电所用时间，即脉冲维持时间：t1=（R1+R2）C2ln2=0.7(R1+R2)C2放电过程的方程式: 1/3Vcc=0+(2/3Vcc-0)e(t2/(RC2)放电所用时间，即脉冲低电平时间：t2=R2C2ln2=0.7R2C2所以，脉冲周期时间为t=t1+t2=0.7(R1+R2)C2+0.7R2C2=0.7(R1+2R2)C2脉冲频率为f=1/t=1/(0.7(R1+2R2)C2)=1.43/(R1+2R2)C2) 图4 NE555管脚图1脚接地，2脚为触发输入端（TR），3脚为输出端（OUT），4脚是复位端（RST），5脚是控制端，6脚为阀值端（TH)，7脚为放电端（DIS），8脚是电源端。2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，6脚只对高电平起作用。4.3三进制计数电路三进制计数电路可以由JK触发器构成，也可以由74Ls161等构成，下面就简单的介绍JK触发器和74LS161构成的三进制计数电路。74LS76是带有置位和清零的双J-K触发器，每个触发器都有一个单独的清零置“1”输入端，有Q互补输出。74LS76有预置和清零功能，有16个引脚，功能表见表4,74LS76是下降沿触发的。43.1由JK触发器构成的三进制计数电路图5.1三进制计数电路图 图5.2 74LS76管脚图（1) 当PR=0,CLR=1时，不论J,K如何变化，触发器的输出为零，即触发器为“0”态。由于清零与CP脉冲无关，所以称为异步清零。（2) 当PR=1,CLR=0时，不论J,K如何变化，触发器可实现异步置数，寄触发器处于“1”态。（3) 当PR=1,CLR=1时，只有在CP脉冲下降沿到来时，根据J,K端的取值决定触发器的状态，如无CP脉冲下降沿到来，无论有无输入数据信号，触发器保持原状态不变。4.3.2由74Ls161构成的三进制计数电路图6.1三进制计数电路图 74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，图6.2 74LS161管脚图管脚图介绍： 时钟CP和四个数据输入端P0P3 清零/MR 使能CEP，CET 置数PE 数据输出端Q0Q3 以及进位输出TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET)表3 74LS161功能表从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。Q3通过一个非门来控制RD端清零，当当计数到Q3为1的强制清零，从而达到三进制显示的状态。4.4 译码输出电路图7 译码输出电路图此电路采用74LS1383线-8线译码器。其功能表如表4。该译码器有3位二进制输入A0，A1，A2，它们共有8种状态的组合，即可译出8个输出信号Y0Y7,输出为低电平有效。同时还设置了E1，E2,E3三个使能输入端，只有当E1=1，E2=E3=0时，该译码器才属于工作状态。6个LED是共阳极输入，所以当输入为0的时候，LED 灯亮。由74LS 138译码器的输出端与S1和S2控制的输入端相与非然后再利用一个非门得到所需要的输出结果。当74LS138译码器不工作的时候，它的输出端全为1，这个时候由S1和S2的状态来控制6个LED的全亮或者全灭。表4 74L3138功能表输入输出E3E2E1A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7XHXXXXHH HHHHHHXXHXXXHHHHHHHHLXXXXXHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLLHHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL5、主要门电路及引脚功能介绍5.1 555集成定时器图8 555管脚图管脚1（GND）：接地参考端；管脚2（TL）：低电平触发端，由此输入外触发脉冲。当2端的输入电压高于VCC时，C2的输出为1；当输入电压低于VCC时，C2的输出为0，使基本RS 触发器置1。管脚3（OUT）：输出端，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电压低于电源电压 VCC约13V。管脚4（ ）：复位端，由此输入负脉冲，触发器直接复位成0。管脚5（CO）：电压控制端，在此端可外加一电压以改变比较器的参考电压。为防止干扰的引入，不用时应经电容（0.01uF）接地。管脚6（TH）：高电平触发端，由此输入外触发脉冲。当6端的输入电压低于 VCC时，C1的输出为1；当输入电压高于 VCC时，C1的输出为0，使基本RS 触发器复位成0。管脚7（D）：放电端，受控于RS 触发器的端，当=0时，T截止；当=1时，T导通，若7脚外接电容C，则该电容可通过三极管T放电。管脚8（VCC）：电源端，可在4.518V范围内使用。在外触发脉冲作用下的工作状态见表4表5 555集成定时器功能状态表5.2 74LS04 图9 74LS04管脚图表6 非门真值表AL01105.3 74LS00表7 与非门真值表ABL001011101110 图10 74LS00管脚图5.4 74LS86表8 异或门真值表ABL000011101110图11 74LS86管脚图6、总的电路图图12 整体电路图7、仿真结果在这次课程设计中采用的是Multisim 14.0进行仿真，具体仿真结果 ：S1开S2开，所有的发光二极管都不亮，即此时表示汽车为正常行驶。S1开S2关，右边的三个发光二极管循环亮灭，即此时表示汽车位右转弯；S1关S2开，左边的三个发光二极管循环亮灭，即此时表示汽车位左转弯；S1关S2关，所有的发光二极管闪烁，即此时表示汽车为临时刹车；8、心得体会本次课程设计虽然在繁忙的期末，但是还是收益颇多。设计这个汽车尾灯路，我经历了去网上搜集关于所需要的元器件的各种资料，如74LS00,74LS04,74Ls76,555芯片等等。这个学期刚好学了电工，其中学到的74Ls138译码器在这次课程设计也得到充分的应用。学以致用，不能只会理论而不知道去实践。通过这次课程设计，我对怎么设计一个电路，以及培养了我查阅资料，了解芯片功能以及使用的能力。为我接下来的自学arm也有所帮助吧！同时这周让一个对Mulisim一无所知的人，会将它用来进行电路仿真。学会了Mulisim的使用。至于这次的课程设计：汽车尾灯电路设计。看到设计题目后，首先要分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，然后对汽车尾灯控制器进行功能描述，确定汽车尾灯控制器的结构框图，最后进行电路设计。在电路设计过程中，先进行模式控制电路的设计，因为LED灯要循环闪烁，所以想到要构造一个三进制计数器，