數(shù)電汽車尾燈控制電路課設(shè)分享

ID:437276 · 發(fā)表于 2018-12-4 20:05

課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)
課題名稱：汽車尾燈控制電路

一、任務(wù)及要求

任務(wù)： 假設(shè)汽車尾部左右量測(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）1. 汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；2.右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；.3. 左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；4.臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。

要求：1.設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖，畫(huà)出整機(jī)原理圖；2.給出具體設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)各單元電路、電路器件；3.總電路設(shè)計(jì)；4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果；5.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；6.所有圖紙和說(shuō)明書(shū)用計(jì)算機(jī)打印

二、進(jìn)度安排

第一周：

周一：布置任務(wù)，查找資料；

周二～周三：設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案，仿真；

周四～周日：領(lǐng)元器件，電路安裝，或程序調(diào)試；

第二周：

周一～周二：電路安裝，調(diào)試，運(yùn)行或程序調(diào)試，下載運(yùn)行；

周三：結(jié)果驗(yàn)收；

周四：收元器件，整理實(shí)驗(yàn)室，撰寫(xiě)報(bào)告，答辯；

周五：資料整理。

三、參考資料

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第六版）主編;閻石高等教育出版社

2、電子技術(shù)與LED技術(shù)實(shí)驗(yàn)與仿真主編;郭照南孫勝麟中南大學(xué)出版社

一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求： 1

二、設(shè)計(jì)方案： 1

尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài)表 1

設(shè)計(jì)總框 1

汽車尾燈控制邏輯功能表 2

汽車尾燈控制電路原理框圖 2

三、單元電路（子模塊，子程序）分析： 2

1、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 3

2.開(kāi)關(guān)控制電路 3

3.譯碼器74LS138 4

4.555定時(shí)器多諧震蕩電路構(gòu)成信號(hào)源 5

四、系統(tǒng)仿真/測(cè)試： 5

五、電路安裝調(diào)試： 7

六、元件清單： 7

七、總結(jié)： 8

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 9

一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求：

設(shè)計(jì)目的：假設(shè)汽車尾部左右量測(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）1. 汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；2.右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；.3. 左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；4.臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。

設(shè)計(jì)要求：1.設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖，畫(huà)出整機(jī)原理圖；2.給出具體設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)各單元電路、電路器件；3.總電路設(shè)計(jì)；4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果；5.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；6.所有圖紙和說(shuō)明書(shū)用計(jì)算機(jī)打印

二、設(shè)計(jì)方案：

尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài)表

表1

開(kāi)關(guān)控制	運(yùn)行狀態(tài)	左尾燈	右尾燈
S1 S2	D4 D5 D6		D1 D2 D3
0 0	正常運(yùn)行	燈滅	燈滅
0 1	右轉(zhuǎn)彎	燈滅	按D1 D2 D3循環(huán)點(diǎn)亮
1 0	左轉(zhuǎn)彎	按D6 D5 D4循環(huán)點(diǎn)亮	燈滅
1 1	剎車	所有燈隨時(shí)鐘CP同時(shí)點(diǎn)亮

當(dāng)S1=0.S0=0時(shí)，正常運(yùn)行。當(dāng)S1=0,S2=1時(shí),右轉(zhuǎn)彎。

當(dāng)S1=1,S2=0時(shí)，左轉(zhuǎn)彎。當(dāng)S1=1.S2=1時(shí)，剎車。

設(shè)計(jì)總框

用6LED燈來(lái)模擬汽車的尾燈，左邊三個(gè)，右邊三個(gè)。

當(dāng)汽車正常行駛，六個(gè)燈全部熄滅。

當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈循環(huán)順序點(diǎn)亮。

當(dāng)左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈循環(huán)順序點(diǎn)亮。（用三進(jìn)制記數(shù)器，控制左右轉(zhuǎn)彎時(shí)，三個(gè)燈的循環(huán)點(diǎn)亮，譯碼電路與開(kāi)關(guān)電路控制左燈.右燈）

當(dāng)汽車剎車時(shí)，六個(gè)燈全部閃爍。（時(shí)鐘CP控制）

所以按照設(shè)計(jì)要求此汽車尾燈控制電路是由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)控制電路等電路組成。

汽車尾燈控制邏輯功能表

表2

開(kāi)關(guān)控制	三進(jìn)制計(jì)數(shù)器	六個(gè)指示燈
K0 K1	Q1 Q0	D1D2D3 D4D5D6
0 0	X X	000 000
0 1	0 0 0 1 1 0	000 100 000 010 000 001
1 0	0 0 0 1 1 0	001 000 010 000 100 000
1 1	X X	CPCPCP CPCPCP
0 0	X X	101 101

Cp信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器提供。利用3-8譯碼器74LS138芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)初始循環(huán)信號(hào)進(jìn)行譯碼，實(shí)現(xiàn)車燈按照要求來(lái)循環(huán)點(diǎn)亮。最后由兩個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)組合邏輯電路，控制尾燈電路，即可實(shí)現(xiàn)所需功能。

圖1

三、單元電路（子模塊，子程序）分析：
1、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器

選用74LS160芯片并用置數(shù)法，設(shè)計(jì)成三進(jìn)制。

由74LS160功能知LD為置數(shù)端，CR為清零端。用置數(shù)法時(shí)，應(yīng)將CR ENT還有ENP接高電平。由同步置數(shù)公式Nb=Na+M-1，三進(jìn)制M應(yīng)為3，置入數(shù)Na為0，代入公式得Nb=2。

即應(yīng)將QB接入與非門(mén)，與非門(mén)輸出端接LD端。這就構(gòu)成了三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，下圖為三進(jìn)制仿真圖，圖2。

圖2

2.開(kāi)關(guān)控制電路

當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，表示汽車正常行駛指示燈滅；

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，表示右轉(zhuǎn)彎，右側(cè)三個(gè)指示燈依次循環(huán)點(diǎn)亮；

當(dāng)?shù)诙䝼€(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，表示左轉(zhuǎn)彎，左側(cè)三個(gè)指示燈依次循環(huán)點(diǎn)亮；

當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合時(shí)，表示剎車，所有燈閃爍。

開(kāi)關(guān)電路真值表

表3

S1	S0	CP	G	A
0	0	X	0	1
0	1	X	1	1
1	0	X	1	1
1	1	CP	0	CP

圖3為開(kāi)關(guān)部分仿真圖

74LS138和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端信號(hào)分別為G和A。

邏輯表達(dá)式為 G=S1⊕S0

A=S0S1

圖3

3.譯碼器74LS138

譯碼電路由3-8線譯碼器74LS138（如圖4）和6個(gè)與非門(mén)構(gòu)成。74LS138的三個(gè)輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端。當(dāng)S1=0、S0=1,使能信號(hào)A=G=1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時(shí)，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端0Y,1Y,2Y依次為0有效(4Y,5Y,6Y信號(hào)為“1”無(wú)效)，即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點(diǎn)亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S1=1、S0=0，則74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端4Y、5Y、6Y依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0，A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為1，G6~G1的輸出端也全為1，指示燈全滅燈；當(dāng)G=0，A=CP時(shí)，指示燈隨CP的頻率閃爍。

圖4

4.555定時(shí)器多諧震蕩電路構(gòu)成信號(hào)源

由于555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定,不易受干擾。而且本實(shí)驗(yàn)中控制電路對(duì)脈沖精度要求不高,只要能實(shí)現(xiàn)可調(diào)即可。故選擇采用NE555構(gòu)成多諧振蕩器作為脈沖電路。輸出頻率為f=1.43/(R1+2R2)C。當(dāng)取R1=10K,R2=510K,C=1Uf時(shí)可算出產(chǎn)生的頻率為1hz。即使得周期為1s。

圖5

四、系統(tǒng)仿真/測(cè)試：

當(dāng)汽車正常運(yùn)行時(shí)，S1=S0=0,使G=0,W=1，74LS138的輸出端全為1，G6~G1的輸出端也全為1，指示燈全滅燈。

圖6

2.汽車左拐時(shí)，S1=1,S0=0時(shí)，使得A=G=1,74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端4Y、5Y、6Y依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點(diǎn)亮，示5意汽車左轉(zhuǎn)彎。

圖7

3.汽車右拐時(shí)，S1=0,S0=1時(shí)，使能信號(hào)A=G=1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時(shí)，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端0Y,1Y,2Y依次為0有效(4Y,5Y,6Y信號(hào)為“1”無(wú)效)，即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點(diǎn)亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎如圖

圖8

4.當(dāng)汽車剎車時(shí),S1=S0=1時(shí),G=0,A=CP,指示燈隨CP的頻率閃爍

圖9

五、電路安裝調(diào)試：

在電路連接中，連接了4次才成功。每次左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎時(shí)有幾個(gè)燈不符合仿真效果，而剎車隨時(shí)鐘信號(hào)CP亮?xí)r，是正確的。剛開(kāi)始我們以為接錯(cuò)了，就重新接了。重新接之后還是沒(méi)改變這個(gè)尷尬的情況。我們小組經(jīng)過(guò)討論后，認(rèn)為可能是元器件一損壞，接下來(lái)將每個(gè)元器件進(jìn)行功能測(cè)量，最后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有元器件損壞。這些問(wèn)題都排除，就只剩下線路接觸不良。我發(fā)現(xiàn)有些電線插入孔時(shí)，可以左右搖擺，從而導(dǎo)致調(diào)試不成功。我們將這種線不用進(jìn)行接線，最后調(diào)試成功。圖10為調(diào)試成功時(shí)的情況.

圖10

6、元件清單：表4

數(shù)電實(shí)驗(yàn)箱	1
74LS86 1	1
74ls138	1
74LS160	1
74LS10	1
74LS00	1

七、總結(jié)：

課程設(shè)計(jì)是一個(gè)檢驗(yàn)與增長(zhǎng)知識(shí)的一個(gè)課堂。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)汽車尾燈進(jìn)行了設(shè)計(jì)并仿真完成。這將書(shū)本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問(wèn)題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)的基本方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

老師給我們講解原理時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這次課程設(shè)計(jì)并不難。但到自己實(shí)踐時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)總是遇到阻礙。需要將數(shù)電課本上的知識(shí)運(yùn)用進(jìn)來(lái)。在設(shè)計(jì)時(shí)我發(fā)現(xiàn)先要進(jìn)行每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，然后再將每個(gè)模塊聯(lián)合起來(lái)。所有我首先要分析汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，然后對(duì)汽車尾燈控制器進(jìn)行功能描述，確定汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖，最后進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，先進(jìn)行模式控制電路的設(shè)計(jì)，然后用到了74LS160構(gòu)造一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再進(jìn)行開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)譯碼與顯示電路，最后用6個(gè)發(fā)光二極管組成尾燈狀態(tài)顯示電路，各個(gè)結(jié)構(gòu)的電路設(shè)計(jì)好了之后，組合起來(lái)就設(shè)計(jì)好了汽車尾燈控制器的邏輯電路。

通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。

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