EDA课程设计-汽车尾灯电路.doc

EDA课程设计报告EDA课程设计报告时 间 2014年10月 学 院 自动化学院 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 成 绩 2014 年 10月目录摘要1Abstract1引言21.设计简介32.总体设计方案32.1.设计思想32.2.总体电路结构框图42.3.方案的论证与比较43.单元电路的设计43.1.三进制计数器电路53.1.1 J-K触发器介绍53.1.2计数器电路的工作原理及功能53.2 开关控制电路的设计63.2.1 芯片介绍73.2.2 开关控制电路的工作原理及功能83.3 译码与显示驱动电路的设计93.3.1 芯片的介绍93.3.2 译码与显示驱动电路的工作原理及功能103.4 尾灯状态显示电路的设计113.5 汽车尾灯控制电路的总工作原理114.实验现象及结论114.1实验现象124.1.1.k1、k2同时打开时124.1.2. k1打开，k2关闭时124.1.3. k2打开，k1关闭时124.1.4.k1、k2同时关闭时124.2实验结论135.实验心得体会13参考文献14摘要本论文主要针对汽车尾灯控制电路设计思路及方法研究。利用multisim12软件进行仿真。整个电路由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示与驱动电路4部分组成。关键词：汽车尾灯控制电路、multisim12Abstract This paper mainly for automotive taillight design ideas and methods of control circuits. Use multisim12 software emulation. The entire circuit by the switch control circuit, the ternary counter, a decoder circuit, a display drive circuit composed of four parts. Keywords: taillights control circuit, multisim12引言在当今社会中，数字时代已经成为一种现实，并且无时无刻不在影响着人们的日常生活，作为数字时代最基本的课程数字电子电路，更无疑具有着基础的作用，而数字电路课程设计便是培养这种能力，掌握这门课程的一种很好的实践,更是对培养学生理论联系实际的实际动手能力、严谨的实验作风有着重要的意义。本次设计的题目是汽车尾灯控制电路，汽车尾灯控制电路使得汽车的行驶更加有秩序，更加方便操作。通过课程设计，可以对理论知识融会贯通，培养系统设计能力，以达到以下能力训练：（1）调查研究、分析问题的能力；（2）使用设计手册、技术规范的能力；（3）查阅文献的能力；（4）制定设计方案的能力；（5）计算机应用的能力；（6）设计计算和绘图的能力；（7）语言文字表达的能力。1.设计简介本文是关于汽车尾灯控制电路的设计，根据汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，分析并设计电路。整个电路由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示与驱动电路4部分组成。本文详细的介绍了电路的设计思路及其实现过程，包括了整个设计流程。设计功能为：汽车尾部左右各有3个指示灯（用发光二极管模拟）； 开关关闭时指示灯全灭；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个指示灯按左循环顺序点亮；开关打开时所有指示灯同时闪烁。2.总体设计方案2.1.设计思想由于汽车左右转弯时，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。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0 )的关系，即逻辑功能表如表1 所示(表中0 表示灯灭状态，1表示灯亮状态)。表1 汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制三进制计数器六个指示灯S1S0Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010010000001010000100010001000000100010000101000000111XXCPCPCPCPCPCP 2.2.总体电路结构框图根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制电路的结构框图，如图1所示。整个电路可由开关控制电路、三进制计数器、译码电路，显示与驱动电路四部分组成。图1汽车尾灯控制电路原理框图2.3.方案的论证与比较本设计采用模块化的设计方式，从结构框图看电路有四个单元电路组成，每个单元实际上都是独立的电路。而在三进制计数器电路中有很多种设计方案，主要有两种方案可供选择，要通过各方面比较选出最合适的方案。方案一：由双J-K触发器74LS76构成的三进制计数器。方案二：由D触发器构成的三进制计数器。采用一片双D触发器74LS74以及74LS00、74LS04共同来实现，电路需要三个芯片（至少两片）。通过对方案一和方案二的比较，要符合设计要求1中的合理选择元器件，要求器件少、成本低的原则，我在这里选择方案一进行计数器的设计。3.单元电路的设计3.1.三进制计数器电路根据总体电路的设计，需要一个三进制计数器的状态来控制译码器，此电路由两个J-K触发器构成。3.1.1 J-K触发器介绍JK触发器都带有预置和清零输入，属于下降沿触发的边沿触发器，其特性方程为。Qn表示时钟脉冲来到之前触发 器的输出状态，称为现态，Qn+1表示时钟脉冲来到之后的状态，称为次态。J-K触发器功能表见表2。表2 J-K触发器功能表3.1.2计数器电路的工作原理及功能通过总体逻辑分析，设计三进制计数器如图2所示。图2三进制计数器工作原理图如图3所示，Q1、Q0是三进制计数器的输出端。当S1=0，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端Y0，Y1，Y2依次为0有效，故指示灯D1-D2-D3按顺序点亮来实现汽车右转弯功能。上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端Y4、Y5、Y6依次为0有效，故指示灯D4-D5-D6按顺序点亮来实现汽车左转弯功能3.2 开关控制电路的设计开关控制电路的主要功能是控制译码器的工作状态。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，如表三所示，由表经过整理得逻辑表达式为由上式得开关控制电路。如图三所示表3 S1、S0、CP与G 、A逻辑功能表 图3 开关控制电路图3.2.1 芯片介绍74ls00 是常用的2输入四与非门集成电路。其引脚图见图4。图474LS00的引脚图表4 74LS00功能表3.2.2 开关控制电路的工作原理及功能根据设计要求可知，汽车尾灯要有四种不同的运动状态，因此需要有4种不同的显示模式，为了能够区分不同的状态，可以设置2个状态控制变量，假定用开关 K1 和K0 进行显示模式控制，根据总体逻辑功能可知：G和A与开关控制变量K1、K0之间的关系如表5所示。表5 使能控制信号与开关控制变量的关系控制变量K1、K0使能控制信号G、A汽车运行状态0001正常行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭）0111汽车右转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮）1011汽车左转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮）110cp汽车临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲作用下同时闪烁）3.3 译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。3.3.1 芯片的介绍74LS138由于有3个输入端、8个输出端，所以，又称为3线8 线译码器。图5所示为其逻辑图。图中A、B、C为译码地址输入端；G1、为选通端；Y0Y7为译码输出端（低电平有效）。当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（和）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。表6为3线-8译码器74LS138的功能表。图5 74LS138逻辑图、方框图、符号图表6 74LS138的功能表3.3.2 译码与显示驱动电路的工作原理及功能图7为译码驱动及尾灯状态显示电路图，图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当G=0，F=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯全部熄灭；当G=F=1、K1=0时，对应计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当G=F=1、K1=1时，对应计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当G=0，F=cp时，所有指示灯随时钟cp的同步闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。图7译码驱动及尾灯状态显示电路图3.4 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，其电路如图8所示。图中，当6个与门的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。这里电阻是限流分压电阻，防止二极管的电压过大而烧坏，起到保护作用。图8尾灯状态显示电路3.5 汽车尾灯控制电路的总工作原理通过以上单元电路的设计，确定汽车尾灯控制电路的总工作原理图。通过以下三点来阐述其具体工作原理：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。、4.实验现象及结论4.1实验现象4.1.1.k1、k2同时打开时图9 LED灯闪烁4.1.2. k1打开，k2关闭时图10 LED4、5、6轮流点亮4.1.3. k2打开，k1关闭时图10 LED3、2、1轮流点亮4.1.4.k1、k2同时关闭时图11 LED灯全灭4.2实验结论通过仿真，该电路可以实现开关关闭时指示灯全灭；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个指示灯按左循环顺序点亮；开关打开时所有指示灯同时闪