汽车尾灯的课程设计.doc

辽宁工程技术大学电子课程设计综述经过一年的模数电，尤其是一学期的数电学习，我们学生已经初步具备一定的电子设计知识。所谓打铁须趁热，在这学期的模电刚收尾之际，我们开始了我们的课程设计。此举有助于我们加深对已学知识的理解，扩展对未学知识的接触，增强对电子科学知识的兴趣。可收到温故知新之效。在人类社会日新月异的今天，最大的真理就是变！我们欲在此中生存，就要有自己的一技之长。增强学生的动手能力，是每个国家，每个地区，每所学校的责任，也是其办学要有的理念。课程设计，是对这理念的一个响应，可以较好地让学生将理论用于实际，增强学生的动手能力。使学生具备今后进入企业所应具备的基本能力，初步满足社会对学生的要求。1 总体方案的确定1.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。假定用开关K1和K0进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表1-1所示。表1-1汽车尾灯和汽车运行状态开关控制汽车运行状态右转转尾灯左转尾灯K1K0D1D2D3D4D5D600正常运行灯灭灯灭01右转弯按D1、D2、D3 顺序循环点亮灯灭10左转弯灯灭按D4、D5、D6顺序循环点亮11临时刹车所有尾灯同时闪烁1.2 总体设计方案 在汽车左右转弯行驶时由于3 个指示灯被循环顺序点亮，所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮3个指示灯。设三进制计数器的状态用Q1和Q0表示，可得出描述指示灯D1、D2、D3、D4、D5、D6与开关控制变量K1、K0，计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP之间关系的功能关系如表1-2所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图1-3所示。整个电路可由秒脉冲电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、开关控制电路、尾灯状态显示5部分组成。表1-2汽车尾灯控制器功能关系控制变量计数器状态汽车尾灯K1K0Q1Q0D1D2D3D4D5D600XX000000010010000001010000100010001000000100010000101000000111XXcpcpcpcpcpcp图1-32 单元电路设计2.1 秒脉冲2.1.1秒脉冲电路的设计由555定时器构成的多谐振荡器产生秒脉冲。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，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。电路原理如图2-1所示。 图2-1 秒脉冲发生器的原理图2.1.2元件的选择用CB555定时器设计一个多谐振荡器，使震荡周期为1s,输出脉冲幅度大于3V而小于5V，输出脉冲的占空比q=2/3，其中。我的设计过程如下：由CB555定时器的特性参数可知，当电源电压取为5V时，在100毫安输出电流下输出电压的典型值为3.3V，所以取VCC=5V可以满足对输出脉冲幅度的要求。若采用图2-1电路，则根据公式 可得： 又 ，若取C=10uF,代人上式得到 因,所以取两只47的电阻与一个2的电位器相联，就可得到要求的秒脉冲发生器。2.2三进制计数器2.2.1三进制计数器电路的设计我的设计过程如下：首先应根据功能的要求列其状态表2-2。表 2-2三进制计数器的状态表初态次态Q1Q0Q1Q00001011010001100然后写出次态Q1和Q0的表达式2-3。 2-32.2.2方案及元件的选择方案一：由D触发器构成的三进制计数器； 2-4最后根据2-4，画出逻辑电路图2-5： 图2-5 三进制计数器2.3 译码显示与驱动电路2.3.1 译码显示与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。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138、6个与非门和6个反相器构成。译码器74LS138的输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0。使能信号G=A=1、S1=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；使能信号G=A=1、S1=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；使能信号 G=0，A=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；使能信号 G=0，F=CP时，所有指示灯随CP的频率闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。2.3.2元件的选择及74LS138控制译码显示电路 图2-6 74LS138控制译码显示电路2.4开关控制电路的设计设开关控制电路的使能控制信号为E和F，E与译码器74LS138的使能输入端G相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端A相连接。由总体逻辑功能可知，E和F与开关控制变量K1、K0以及时钟脉冲CP之间的关系如表2-7所示。2.5 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，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。根据E和F的逻辑表达式: 可画出开关控制电路。如图2-8所示2-7使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制时钟脉冲使能控制信号电路工作状态K1K0CPEF00X01 汽车正常行驶（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）01X11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） 10X11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）11CP0CP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） 图2-8开关控制电路3电路分析3.1整体逻辑电路图设计汽车尾灯的总体电路图3-1图3-1 汽车尾灯整体电路3.2汽车尾灯控制器电路的工作原理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。4心得体会数字逻辑是电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。这次课程设计可以说喜忧参半，看似简单的功能却花费我好久的时间。虽然设计要求看似很简单，但实际做起来还是遇到了很多问题。从一开始接受课程任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到，每一步都必须真诚付出。刚开始我是做的并不成功，但经过种种努力，最终实现了课程设计作业的全部功能。通过本次课程设计汽车尾灯更加深入的了解了许多芯片的接法以及功能表，设计了脉冲电路，三进制计数器，开关控制发光二极管等，将各个部分组成起来设计成为汽车尾灯控制电路。通过这次的数字电子的课程设计，我体会到学习数字电子的重要性，在过程用到了许多书中的知识，好有些不懂的东西，就上网或是去图书馆查资料，期间遇到困难，也通过认真的思索解决了问题，得益于自己的耐心和决心，也离不开老师