汽车尾灯控制电路设计说明书要点

1、中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名：学 号：学院：信息与通信工程学院专业：光电信息科学与工程题目：汽车尾灯控制电路设计指导教师：职称 :指导教师：职称 :201X年 X 月 X 日中北大学课程设计任务书201X/201X学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：光电信息科学与工程学 生 姓 名：学 号：课程设计题目：汽车尾灯控制电路设计起 迄 日 期：X 月 X 日 X 月 X 日课程设计地点：中北大学指 导 教 师：学科管理部主任：下达任务书日期:201X年 X 月 X 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的

2、基础上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字 , 清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：（假设汽车尾部左右各有3 只指示灯，汽车正常运行时全部熄灭；右转时右侧3 只灯依次按右循环点亮；左转时左侧3 只灯依次按左循环点亮；刹车时所有灯同时闪烁。）（1）掌握车灯右循环电路的设计、仿真与调试；（2）掌握车灯左循环电路的设计、仿真与调试；（3）掌握延时电路的设计、仿真与调试，车灯循环点亮和闪烁时，点亮和熄灭时间都为2 秒，精度大于 1

3、0%；（4）掌握状态切换电路的设计、仿真与调试；（5）掌握方案设计与论证；（6）掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书 (论文 )、图纸、实物样品等：（1）提供核心器件的工作原理与应用介绍；（2）提供用 Protel99/DXP 设计的电路原理图，印刷板电路图选做；（3）提供用 Multisim 、 MaxPlus、 Proteus等其他软件对电路的仿真结果与分析；（4）提供符合规定要求的课程设计说明书，图、表清晰；（5）提供参考文献不少于三篇，且必须是相关的参考文献。课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：（1）

4、阎石 . 数字电子技术基础 M. 北京：高等教育出版社，1998；（2） 王远 . 模拟电子技术 M. 北京：机械工业出版社，2001；（3） 陈汝全 . 电子技术常用器件应用手册M. 北京：机械工业出版社，2003；（4） 毕满清 . 电子技术实验与课程设计M. 北京：机械工业出版社，2006；其他参考文献，务必按照国标GB7714 87文后参考文献著录规则书写。5设计成果形式及要求：（1）电路原理图，仿真结果；（2）课程设计说明书；6工作计划及进度：201X 年 1 月 12 日 1 月 13 日：分析课程设计任务书，查找资料，初步确定方案；1 月 14 日 1 月 15 日：论证、确定方

5、案；1 月 16 日1 月 19 日：电路设计、计算、仿真，并完善设计与方案；1 月 20 日1 月 21 日：整理资料，书写课程设计说明书；1 月 22 日1 月 23 日：答辩，完善课程设计说明书。学科管理部主任审查意见：签字：年月日目录摘要 .11 设计目的任务及要求 .21.1设计目的 .21.2设计任务 .21.3设计条件 .21.4设计内容和要求 .22 设计过程和电路原理 .32.1方案确定与论证 .32.2设计原理 .32.2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 .32.2.2汽车尾灯控制器功能描述 .32.2.3汽车尾灯控制器的结构框图 .42.3电路设计分模块 .42.

6、3.1开关控制电路 .42.3.2译码器电路 .62.3.3三进制循环控制电路 .82.3.4时钟电路 .92.3.5译码器与显示驱动电路 .113 电路仿真与分析 .123.1电路仿真原理图 .123.2仿真电路分析 .163.3总电路原理图的 PCB图 .163.4元件列表 .174 设计总结 .18参考文献 .19汽车尾灯控制电路设计摘要本文介绍了一种设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法，实现由两个开关控制实现汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。 主要阐述了通过555系列来制作脉冲产生器，任意进制的计数器和译码器的改用等一系列方法，以及显示驱动和模式控制的电路设计。设计通过发光

7、二极管模拟汽车尾灯来实现了汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶，左拐弯，右拐弯，紧急刹车。通过计数器实现左转弯和右转弯时的尾灯定时循环闪烁，以及刹车时尾灯的定时闪烁。关键词： 模式控制电路译码显示驱动电路脉冲发生电路11. 设计目的任务及要求1.1 设计目的本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的基础上， 进行实用电路设计、 计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字 , 清晰的图表来表达自己设计思想的能力。1.2 设计任务假设汽车尾部左右各有 3 只指示灯，汽车正常运行时全部

8、熄灭；右转时右侧 3 只灯依次按右循环点亮；左转时左侧 3 只灯依次按左循环点亮；刹车时所有灯同时闪烁。1.3设计条件本设计是基于在学习过数字电子技术基础和模拟电子技术基础且在完成电子 技 术 实 验 后 设 计 的 ， 通 过 在 电 脑 上利 用 各 种 软件 设计 而 成， 包括 Protel99SE,Proteus 等设计仿真软件。1.4 设计内容和要求假设汽车尾部左右各有 3 只指示灯，汽车正常运行时全部熄灭； 右转时右侧 3 只灯依次按右循环点亮；左转时左侧 3 只灯依次按左循环点亮；刹车时所有灯同时闪烁。（ 1）掌握车灯右循环电路的设计、仿真与调试；（ 2）掌握车灯左循环电路的设

9、计、仿真与调试；（ 3）掌握延时电路的设计、仿真与调试，车灯循环点亮和闪烁时，点亮和熄灭时间都为 2 秒，精度大于 10%；（ 4）掌握状态切换电路的设计、仿真与调试；（ 5）掌握方案设计与论证；（ 6）掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的分析、总结。22 . 设计过程和电路原理2. 1 方案确定与论证汽车尾灯控制器的常见电路形式有基于集成门电路构成的电路系统和由于单片机系统构建的控制电路。由于门电路系统稳定性高，结果再现性好，系统分析与设计相对较为容易。虽然由于其电路实现过程较为简单，必须根据逻辑代数规则对系统进行设计，但是汽车尾灯控制电路逻辑变量简单，状态少，因此电路结构简

10、单，所用芯片少，成本也不高。综上考虑，选用逻辑电路搭建汽车尾灯控制电路。2.2 设计原理2.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系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，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如下表所示。表 2 1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系控制变量汽车运行状态左侧指示灯右侧指示灯S1S2D1 D2 D3D4 D5 D600正常行驶熄灭状态熄灭状态01右转行驶熄灭状态按 D4 D5 D6 向右依次点亮10左转行驶按 D3 D2 D1 向左依次熄灭状态点亮11刹车左右三盏灯同时闪烁2.2.2 汽车尾灯控

11、制器功能描述在汽车左右转弯行驶时， 由于 3 个指示灯被循环顺序点亮， 所以可以用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出低电平， 按要求顺序点亮 3 个指示灯。设三进制计数器的状态用 QA和 QB表示，可得出描述指示灯 D1、D2、D3、D4、D5、 D6 与开关控制变量 S1 和 S2，计数器的状态 QA、QB以及时钟脉冲 CP 之间关系，如下表所示（ 1 表示点亮 ,0 表示熄灭）3表 2 2 汽车尾灯控制器功能描述控制变量计数器状态汽车尾灯S1S2QBQAD3 D2 D1D4 D5 D600XX00000000000100010100001010000001001000001001

12、0100001000100011XXCP CP CPCP CP CP2.2.3 汽车尾灯控制器的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器的结构框图，示驱动电路、尾灯状态显示器四部分组成，如下图555 多谐振荡电路ED 显示电路驱动电路开关控制电路译码器555 多谐振荡电路三进制计数器图 2-1系统框图2.3 电路设计分模块2.3.1 开关控制电路开关 S1 ,S2 通过与一个电阻相连后接地，另一端接VCC,可实现 0 和 1 的功能输出。然后译码器电路和驱动电路的输入端与开关控制电路的输出端相连， 同时时钟电路 2 的输出又与开关控制电路的一个非门输入端相连， 达到控制尾灯闪烁

13、的时间目的，得到如表 5-2-2 所示的逻辑功能4图 2-2 开关控制电路图开关控制电路中所用到的芯片如下图 2-3 74LS86 逻辑符号和引脚图74LS86是四 2 输入异或门芯片，即 Y=AB=AB AB 真值表如下表 2-3 74LS86真值表输入输出ABY000011101110574LS04芯片是六非门，即Y=A ,其引脚图和真值表如下表 2-4 74LS04 真值表输入输出AY1001图 2-4 74LS04 芯片引脚图74LS10芯片是三输入与非门，即Y=ABC , 其引脚图和真值表如下 (X 为高低电平都可 )表 2-5 74LS10 真值表输入输出ABCYXX01X0X10

14、XX11110图 2-5 74LS10 芯片引脚图2.3.2 译码器电路通过两个开关的断开与闭合来实现四种功能的切换，三进制循环电路的输出端 QA ,QB与 74LS138输入端相连，同时 QA ,QB输出端又通过与非门输入 161的 CR 端，从而三八译码器74LS138可将三进制码的三种状态循环对应输出。6图 2-5 译码器电路图译码器电路所用的芯片如下74LS138是三八译码器，其引脚图和功能图如下表 2-6 74LS138 功能表输入输出S1S2 S3A2A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70XX X X1 1111 1 1 1X1X X X1 1111 1 1 1

15、1000 00 1111 1 1 11000 11 0111 1 1 11001 01 1011 1 1 11001 11 1101 1 1 11010 01 1110 1 1 11010 11 1111 0 1 11011 01 1111 1 0 11011 11 1111 1 1 07图 2-6 74LS138 引脚图2.3.3 三进制循环控制电路三进制计数器可用触发器级联构成也可由集成计数器改造，考虑到直接用计数器改比用触发器构成计数器的电路结构简单，因此设计中我们选用四二进制计数器 74LS161来改成三进制计数器。 74LS161芯片的引脚图和功能表如下表 2-8 74LS161 功

16、能表清零使能置数时钟数据输出CRCTP CTrLDCPD C B AQD QC QB QA0X XXXX X X X0 0 0 01X X0d c b aD c b a1111X X X X计数1011XX X X X保持1X01XX X X X保持（ QCC =0）8图 2-7 74LS161 引脚图由以上 74LS161的功能表可知当 , 把 QA与 QB输入与非门，输出端接在 CR 端，即可以通过反馈清零的方法做出三进制计数器即 QA与 QB实现 01-10 00 的循环，其电路结构如下图图 2-8 三进制循环控制电路图2.3.4 时钟电路由于此控制电路对秒脉冲的精度要求不高，所以选择用

17、 NE555构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如下9图 2-9 时钟电路图经计算， C1=C3=0.01uf,C2=C4=100uf,R7=R9=100 ，R8=13K,R10=26K555 定时器的引脚图和功能表如下表 2-9 555 定时器功能表输入输出THTRRdDOUTX 2X00导通3VCC 2 2310导通3VCC1VCC1不变不变3VCC1图 2-10 555定时器引脚图VCC3102.3.5 译码器与显示驱动电路图 2-11 LED 显示驱动电路图该电路的功能是： 在开关控制电路输出和三进制计数器状态下， 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

18、应指示灯亮。113 电路仿真与分析3.1 电路仿真原理图图 3-1 电路仿真原理图12图 3-2正常行驶时仿真图图 3-3 左转弯时仿真图1图 3-4左转弯时仿真图213图 3-5左转弯时仿真图3图 3-6右转弯时仿真图1图 3-7右转弯时仿真图214图 3-8右转弯时仿真图3图 3-9刹车时仿真图1图 3-10刹车时仿真图2153.2 仿真电路分析该电路只用逻辑门构成， 结构简单、稳定性好。由 NE555产生的脉冲让三进制计数器进行循环计数， 开关控制输入的高低电平进而控制译码器的输出，与此同时开关还控制作用于二极管的电平，通过二极管的工作来模仿汽车尾灯在四种情况下的工作3.3 总电路原路图

19、的PCB图图 3-11 PCB 图163.4 元件列表元件名数量元件名数量74LS1381发光二极管674LS1611开关274LS041导线若干74LS001电阻6个 200，2 个 10K，2个 100，1 个 13K,1 个26K74LS082电容2个 0.01uf2个 100uf74LS10174LS861555 定时器2174. 设计总结从拿到题目开始， 我们小组就开始投入到忙碌紧张的准备工作中，从查资料到任务的分配， 我们都有条不紊的进行着。 刚开始拿到题目以为这个题目会很简单，可是在我们后来的具体设计中发现很多东西不是我们想象的那么容易。从最初的设计到最后的软件仿真， 我遇到了很多困难。开始我并不会用Proteus 软件，但经过向舍友学习，看有关书籍以及向别的同学虚心请教，到后来还是学会了Proteus 的基本操作。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， 我们进行数字逻辑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。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，