电子技术课程设计

洛阳理工学院课程设计报告计算机与信息工程系《电子技术课程设计》课程设计报告 专业计算机科学与技术班级B110502学号B11050218姓名夏留强报告完成日期2012-01-07指导教师秦玉洁评语：成绩：批阅教师签名：批阅时间：目录摘要 3英文摘要 4前言 5第1章任务和设计要求 61.1设计任务 61.2设计条件 61.3设计要求 6第2章设计原理 72.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 72.2汽车尾灯控制功能描述 8第3章各个模块设计 93.1模式控制电路 93.2三进制计数器 113.374LS138译码器 123.4译码与显示驱动 13第4章各状态逻辑电路图 154.1模式1仿真电路图 154.2模式2仿真电路图 154.3模式3仿真电路图 164.4模式1仿真电路图 174.5各个模式下的波形图 184.6尾灯状态显示总逻辑电路图 20第５章实习总结与体会 21第６章参考文献 22汽车尾灯控制器摘要设计一个汽车尾灯控制器，实现对尾灯显示状态的控制。在汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（假定采用发光二极管模拟），根据运行情况，指示灯具有四种不同的显示模式：1.汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部出于熄灭状态；2.汽车右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮；3.汽车左转弯行驶时，右侧的三个指示灯按左循环顺序点亮；4.汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。英文摘要AUTOMOBILETAILLIGHTCONTROLLERABSTRACTDesignacartaillightcontrollertorealizethetaillightdisplaystatecontrol.Intherearofthecarorsoonbothsidesofthethreelamp(assumingthelightemittingdiodesimulation),accordingtotheoperatingconditionofthelamphasfourdifferentdisplaymodes:1.Thecarforwarddrivingaround,onbothsidesofthelightofalloutstate;2.Carrightturndown,ontherightsideofthethreelightaccordingtotherightcirculationorderlight;3.Carleftturndown,ontherightsideofthethreelightpressleftcyclesequencelight;4.Cartemporarybrake,leftorrightsideofthelightatthesametimeinascintillationstate.前言本课题设计一个汽车尾灯的控制电路。该电路是用于反映汽车在运行时的状态。汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。当接通左转、右转、刹车和正常行驶时指示灯按照指定要求闪烁。假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯，用发光二极管模拟，要求是汽车正常远行时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。应用Multisim10仿真软件进行仿真实验。主要应用到J_K触发器组合而成的三进制计数器，74LS138译码器，显示部分及逻辑门等实现仿真。设计的目的:1.熟悉集成电路的引脚安排；2.进一步熟悉时序电路的设计方法；3.熟悉各芯片的逻辑功能及使用方法；4.了解汽车尾灯的工作原理;5.熟悉汽车尾灯的设计与制作。用Multisim10电路设计与仿真方法和传统方法相比，具有省时，低成本，高效率的优越性。第1章任务和设计要求1.1设计任务汽车尾灯控制电路的设计，要求实现汽车左转弯、右转弯、停止等条件下尾灯的点亮与熄灭情况。1.2设计条件本课题设计基于强大的数字电路板仿真软件Multisim10，该软件具有电脑模拟各种电路功能，其运用各种仿真器件可达到现实器件同样的功能效果。1.3设计要求假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟）1、汽车正常运行时指示灯全灭；2、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；3、右转弯时右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；4、临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。第2章设计原理2.1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四种不同的显示模式，需要设置两个状态控制变量。假设用开关J1和J2进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态的关系，如表1-1所示。表1-1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系控制变量J1J2汽车运行状态左侧的三个指示灯Dl1D右侧的三个指示灯Dr1Dr2Dr300正向行驶熄灭状态熄灭状态01右转弯行驶熄灭状态按Dr1Dr2Dr3顺序循环点亮10左转弯行驶按Dl3Dl熄灭状态11临时刹车左右路两侧的指示灯在时钟脉冲CP的作用下同时闪烁2.2汽车尾灯控制功能描述在汽车左右转弯时，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Q2表示，可得出描述指示灯Dl1、Dl2、Dl3、Dr1、Dr2、Dr3与开关控制变量J1和J2，计数器的状态Q1和Q2以及时钟脉冲CP之间关系的功能表，如表2-1所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。表2-1汽车尾灯控制器功能表控制变量J2J1计数器状态Q2Q1汽车尾灯Dl1DDr1Dr2Dr300dd000000010001100000000001000100011000011000101010000000000011ddCPCPCPCPCPCP根据以上分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图2-1所示。整个电路可以由模式控制电路、三进制计数器、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示4部分组成。脉冲发生电路脉冲发生电路三进制计数器译码显示驱动电路路开关控制电路图2-1汽车尾灯控制器的结构框图第3章各个模块设计3.1模式控制电路译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，G与译码器74LS138的使能端G1相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。有总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量J1和J2，以及时钟脉冲CP之间的关系如表3-1所示。表3-1使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系模式控制J1J2时钟脉冲CP使能控制信号GF电路工作状态00d01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）01d11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ＬＥＤ１ＬＥＤ３ＬＥＤ５在译码器输出作用下顺序循环点亮）10d11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ＬＥＤ２ＬＥＤ４ＬＥＤ６在译码器输出作用下顺序循环点亮）11CPCP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CP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的作用下同时闪烁）根据表4-1所示关系，可求出使能控制信号G和F的逻辑表达式为G=/J1J2+J1/J2=J1eq\o\ac(○,+)J2F=/J1/J2+/J1J2+J1/J2+J1J2CP=/J1+/J2+J1J2CP=/(J1J2/CP)根据G和F的逻辑表达式，可以画出模式控制电路。如图3-1所示。CPFGCPFG图3-1模式控制电路开关两端一端接高电平，一端接地(低电平)。74LS86D与74LS138的输入控制端连接，当开关同时闭合或断开的时候，输入相同，74LS86输出为“0”，则74LS138不译码。若两开关同时断开，则74LS04D的输出为“1”;而74LS10D接有CP脉冲，所以此时74LS00D的输出完全决定于CP脉冲;当两开关同时闭合，74LS00D输出为“1”;B开关打开;B开关闭合，A开关打开时的分析也按照上面的方法来分析实现。3.2三进制计数器三进制计数器的状态表如表3-2所示。采用J-K触发器作为存储元件，则可设计出逻辑电路，如图3-2所示。表3-2三进制计数器状态表现态Q1Q0次态Q1n+1Q0n+100011011011000ddQ0Q11CPQ0Q11CP图3-2三进制计数器电路在图3-2中CP接时钟脉冲，Q1Q0分别接译码器BA端，三进制计数电路由2个主从JK触发器构成。第一个主从JK触发器的输出Q1端直接接入74LS138译码器的输入端，第二个主从JK触发器的输出Q0端输入也直接接入74LS138的输入端，同时，第二个主从JK触发器的另一端输出直接作为第一个主从JK触发器的J端输入，注意，Q0应比Q1的权高。并且，两个主从JK触发器的K端输入都是接的高电平，这样就能使变化后的脉冲的周期为3，从而实现了三进制计数。3.374LS138译码器74LS138译码器是一种经常使用的3线8线译码器，如图所示，4、5端接地，6端接控制电路提供的控制信号，1、2、3分别第一个和第二个主从JK触发器的输出信号Q1、Q0、和控制电路的控制信号。由于只要求有6个指示灯，所以在74LS138的输出端只接了6个端口(右转弯：Y0Y1Y2;左转弯：Y4Y5Y6)用以控制信号灯。图3-374LS138D译码器封装图图3-474LS138芯片内部结构图A、B、C译码地址输入端G1选通端/(G2A)、/(G2B)选通端（低电平有效）Y0～Y7译码输出端（低电平有效）表3-374LS138功能表输入输出使能端选择端G1/G2*CＢＡＹ０Ｙ１Ｙ２Ｙ３Ｙ４Ｙ５Ｙ６Ｙ７×ＨＬ×ＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬ××××××ＬＬＬＬＬＨＬＨＬＬＨＨＨＬＬＨＬＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬＨＨＨＨＨＨＨＨＬ/G2*=G2A+G2BH=高电平L=低电平×=任意3.4译码与显示驱动译码与显示驱动电路的作用是：在模式控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供六个尾灯控制信号，当译码器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，译码器与显示驱动电路可用3-8线译码器74LS138、6个与非门和6个反相器构成，逻辑电路如图3-5所示。其中译码器74LS138的输入端ABC分别接Q1Q0J1。当G=F=1、J1=0时，计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出Y0Y1Y2依次为0，使得与指示灯ＬＥＤ１ＬＥＤ３ＬＥＤ５对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯Dr1→Dr2→Dr3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当G=F=1、J1=1时，计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出Y4Y5Y6依次为0，使得与指示灯ＬＥＤ２ＬＥＤ４ＬＥＤ６对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯Dl1→Dl2→Dl3依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当G=0、F=1时，译码器输出全为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；当G=0，F=CP时，所有指示灯随CP的频率闪烁。实现了四种不同模式下的尾灯状态显示。图3-5译码显示驱动电路 第4章各状态逻辑电路图4.1模式1仿真电路图开关J1J2同时断开时的逻辑电路运行结果LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6依次点亮，如图4-1所示图4-1开关J1J2同时断开4.2模式2仿真电路图开关J1闭合J2断开时的逻辑电路运行结果LED2、LED4、LED6依次点亮，如图4-2所示图4-2J1闭合J2断开4.3模式3仿真电路图开关J2闭合J1断开时的逻辑电路运行结果LED2、LED4、LED6依次点亮，如图4-3所示图4-3J2闭合J1断开4.4模式1仿真电路图开关J1J2都闭合时的逻辑电路运行结果如图4-4所示图4-4J2闭合J1断开4.5各个模式下的波形图图4-5开关全断开图图4-6J1闭合，J2断开图图4-7J1断开，J2闭合图图4-8J1和J2都闭合图4.6尾灯状态显