數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計---汽車尾燈控制電路的設(shè)計

1、<p><b>　　本科生課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 汽車尾燈控制電路的設(shè)計 </p><p>　　課 程： 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班

2、級： 電氣０８０１ </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成日期： ２０１０.６.１9

3、 </p><p><b>　　總 目 錄</b></p><p>　　第一部分：任務(wù)書 </p><p>　　第二部分：課程設(shè)計報告</p><p><b>　　第三部分：設(shè)計圖紙</b></p><p><b>　　第 一 部

4、 分</b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計的目的</b></p><p>　　本課程是在

5、學完《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子技術(shù)實驗》之后，集中一周時間，進行的復雜程度較高、綜合性較強的設(shè)計課題的實踐環(huán)節(jié)，通過該教學環(huán)節(jié)，要求達到以下目的： </p><p>　　使學生進一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)學生工程設(shè)計能力和綜合分析問題、解決問題的能力； </p><p>　　使學生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰Γ?</p>&

6、lt;p>　　熟悉并學會選用電子元器件，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計的要求</b></p><p>　　設(shè)計時要綜合考慮實用、經(jīng)濟并滿足性能指標要求；</p><p>　　必須獨立完成設(shè)計課題； </p><p><b>　　合理選用元器件； <

7、/b></p><p>　　按時完成設(shè)計任務(wù)并提交設(shè)計報告。 </p><p>　　三、課程設(shè)計進度安排</p><p>　　1、方案設(shè)計；(半天)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的技術(shù)指導和條件，進行調(diào)查研究、查閱參考文獻，進行反復比較和可行性論證，確定出方案電路，畫出主要單元電路，數(shù)據(jù)通道，輸入、輸出及重要控制信號概貌的框圖

8、。</p><p><b>　　電路設(shè)計：(一天)</b></p><p>　　根據(jù)方案設(shè)計框圖，并畫出詳細的邏輯圖</p><p>　　裝配圖設(shè)計：(半天)</p><p>　　根據(jù)給定的元器件，結(jié)合邏輯圖，設(shè)計出電路制作的具體裝配圖(即繪出組件數(shù)量，管腳號以及器件布置的實際位置)。同時配以必要的文字說明。</p

9、><p><b>　　電路制作：(兩天)</b></p><p>　　對選定的設(shè)計，按裝配圖進行裝配，調(diào)試實驗。</p><p><b>　　總結(jié)鑒定：(一天)</b></p><p>　　考核樣機是否全面達到現(xiàn)定的技術(shù)指標，能否長期可靠地工作，并寫出設(shè)計總結(jié)報告。</p><p&g

10、t;<b>　　四、設(shè)計題目及內(nèi)容</b></p><p><b>　　汽車尾燈控制電路</b></p><p>　?。?）、用發(fā)光二極管模擬汽車尾部左右兩側(cè)6個指示燈（汽車每側(cè)三個燈），用兩個撥動式（乒乓）開關(guān)作為左右轉(zhuǎn)彎信號源； </p><p>　?。?）、汽車正常運行時指示燈全滅；右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順

11、序點亮；左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈按做循環(huán)順序點亮；</p><p>　?。?）、用一個開關(guān)模擬腳踏制動器，臨時剎車時所有指示燈同時點亮；如果兩個乒乓開關(guān)都被接通，說明駕駛員是一個外行，緊急閃爍器起作用。</p><p><b>　　五、設(shè)計要求</b></p><p>　　用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計出所要求的電路；</p><

12、p>　　在EDA編程實驗系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真；</p><p>　　寫出設(shè)計、調(diào)試、總結(jié)報告。</p><p><b>　　六 、使用儀器設(shè)備</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源(±5V)；</p><p><b>　　實驗電路箱；</b></p><p

13、><b>　　示波器；</b></p><p>　　PC機（裝有Multisim軟件）。</p><p><b>　　第 二 部 分</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><

14、;p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b></p><p><b>　　告</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><

15、;p>　　1 設(shè)計任務(wù)及要求…………….………………………………………….….….（7）</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案………………………………………….…………….（8）</p><p>　　2.1 總體設(shè)計方案…………………………………………..………..……….….…（8）</p><p>　　2.2 方案特點……………………………………………

16、……..………..…………..…（8）</p><p>　　3 控制電路設(shè)計…………………………………………...…………………（10）</p><p>　　3.1 控制電路工作原理………………………………………..………..……………..（10）</p><p>　　3.2 參數(shù)計算…………………………………….………………………………..（10）</p&g

17、t;<p>　　3.3 器件選型…………………………………….………………………………..（10）</p><p>　　4 振蕩電路設(shè)計…………………………………………...…………………（11）</p><p>　　4.1 振蕩電路工作原理………………………………………..………..……………..（11）</p><p>　　4.2 參數(shù)計算…………

18、………………………….………………………………..（12）</p><p>　　4.3 器件選型…………………………………….………………………………..（12）</p><p>　　5 計數(shù)電路設(shè)計…………………………………………...…………………（13）</p><p>　　5.1 計數(shù)電路工作原理………………………………………..………..……………..（1

19、3）</p><p>　　5.2 器件選型…………………………………….………………………………..（13）</p><p>　　6 譯碼顯示電路設(shè)計……………………………………...…………………（14）</p><p>　　6.1 譯碼顯示電路工作原理…………………………………..………..……………..（14）</p><p>　　6.

20、2 器件選型…………………………………….………………………………..（14）</p><p>　　7 系統(tǒng)總體電路設(shè)計……………………………………...…………………（15）</p><p>　　7.1 系統(tǒng)總體電路………………………………….. ………. ………..……………..（15）</p><p>　　7.2 電路說明…………………………………….………

21、………………………..（15）</p><p>　　8 電路調(diào)試………………………………………………...…………………（16）</p><p>　　9 改進意見及收獲體會…………………………………...…………………（19）</p><p>　　10 器件明細清單…………………………………………...…………………（20）</p><p>

22、　　參考文獻……………………………………….……………………………….（21）</p><p><b>　　1設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計一個汽車尾燈控制電路，要求能根據(jù)汽車運行情況來控制汽車尾部左右兩側(cè)各有三個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。</p

23、><p>　　汽車正常運行時指示燈全滅；</p><p>　　右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)點亮；</p><p>　　左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)點亮；</p><p>　　4. 臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求</b></p><

24、;p>　　用中小型規(guī)模集成電路設(shè)計出所要求的電路；</p><p>　　在EDA編程實驗系統(tǒng)上完成硬件系統(tǒng)的功能仿真；</p><p>　　寫出設(shè)計、調(diào)試、總結(jié)報告。</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體設(shè)計方案</b></p><p><b>　　2.1總體設(shè)計方案</b></p&g

25、t;<p>　　該電路由五部分組成：秒脈沖電路，開關(guān)控制電路，顯示、驅(qū)動電路，譯碼電路，三進制計數(shù)電路。系統(tǒng)框圖如下：</p><p><b>　　2.2方案特點</b></p><p>　　區(qū)分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，設(shè)置2個狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)S1和S0進行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系，如圖所示：</p&g

26、t;<p>　　表1：汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)</p><p>　　由于汽車左右拐彎時，三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。由此得出在每種運行狀態(tài)下，各個指示燈與給定的條件（S1,S0,CP,Q1,Q2）的關(guān)系，即邏輯功能表如圖所示（表中0表示燈滅狀態(tài)，1表示燈亮狀態(tài)）。</p><p><b>　　表2：邏輯功

27、能表</b></p><p><b>　　3控制電路設(shè)計</b></p><p>　　3.1控制電路工作原理</p><p>　　該電路為組合電路，設(shè)74LS138和顯示驅(qū)動電路的使能控制信號分別為G和A，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（S1、S0、CP）的真值表，如表3所示，由此表經(jīng)過整理得邏輯表達式為：</

28、p><p>　　Ｇ＝S1·S0＋S1＇·S0＇</p><p>　?。粒剑⊿1·S0）＇＋S1·S0·CP</p><p><b>　　表3</b></p><p><b>　　3.2參數(shù)計算</b></p><p><b&

29、gt;　　3.3器件選型</b></p><p>　　1、四2輸入與非門 ７４ＬＳ００Ｄ；</p><p>　　2、六反向器 ７４ＬＳ０４Ｄ；</p><p>　　3、四2輸入異或門 ７４ＬＳ８６Ｄ；</p><p><b>　　4

30、、７４ＬＳ１０Ｄ</b></p><p>　　5、Ｒ＝２００歐電阻兩個；</p><p>　　6、+5V直流電源，開關(guān)兩個。</p><p><b>　　4 振蕩電路設(shè)計</b></p><p>　　4.1振蕩電路工作原理</p><p>　　采用５５５定時器設(shè)計的多諧振蕩器</

31、p><p>　　在數(shù)字電路中,常常需要一種不需外加觸發(fā)脈沖就能夠產(chǎn)生具有一定頻率和幅度的矩形波的電路。由于矩形波中除基波外,還含有豐富的高次諧波成分,因此我們稱這種電路為多諧振蕩器。它常常用作脈沖信號源。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài),只具有兩個暫穩(wěn)態(tài),在自身因素的作用下,電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　電路組成及其工作原理：</p><p>　　圖16用

32、555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　如圖12為555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對C充電。當uc上升到2VCC/3時，uo=0，T導通，C通過R2和T放電，uc下降。當uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對C充電。如此重復上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。</p><p><b>　　設(shè)計說明：

33、</b></p><p>　　由于汽車尾燈是的點亮是給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動作，所以汽車的尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我們在設(shè)計的時候是采用的555定時器設(shè)計的一個脈沖產(chǎn)生源，占空比約為50%，它產(chǎn)生的頻率F約為2HZ。然后通過計數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點亮的時候時間間隔約為0.5S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作以采取相應(yīng)的動作從而避免交通事故的發(fā)生

34、。</p><p><b>　　4.2參數(shù)計算</b></p><p>　　高電平時間： =250.0ms</p><p>　　低電平時間： =213.9ms</p><p>　　占 空 比： =53.8%</p><p><b>　　4.3器件選型</b><

35、/p><p><b>　　1、５５５定時器；</b></p><p>　　2、Ｒ１＝Ｒ２＝1.4千歐；</p><p>　　3、Ｃ２＝0.172ｕ，Ｃ１＝0.01ｕ。</p><p><b>　　5 計數(shù)電路設(shè)計</b></p><p>　　5.1計數(shù)電路工作原理</p&g

36、t;<p>　　采用74LS161設(shè)計三進制計數(shù)器，用同步反饋置數(shù)法設(shè)計電路。</p><p><b>　　5.2器件選型</b></p><p>　　1、四2輸入與非門 74LS00D；</p><p>　　2、4位二進制可預(yù)置同步計數(shù)器 74LS161D。</p><p

37、>　　6 譯碼顯示電路設(shè)計</p><p>　　6.1譯碼顯示電路工作原理</p><p>　　汽車尾燈控制電路如下圖所示，其顯示驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管構(gòu)成；譯碼電路由3—8線譯碼器74LSl38和6個與門構(gòu)成。74LSl38的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進制計數(shù)器的輸出端。當S1＝0，使能信號A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，74L

38、Sl38對應(yīng)的輸出端、、依次為0有效(、、信號為“1”無效)，反相器G1—G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S1＝1，則74LSl38對應(yīng)的輸出端、、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按順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當G＝0，A=1時，74LSl38的輸出端全為1，G6～G1的輸出端也全為1，指示燈全滅；當G＝0，A＝CP時，指示燈隨CP的頻

39、率閃爍。</p><p><b>　　6.2器件選型</b></p><p>　　1、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６＝２００歐；</p><p><b>　　2、LED12；</b></p><p>　　3、６個74LS04D；</p><p>　　4、６個74LS00D

40、；</p><p>　　5、74LS138D一片。</p><p><b>　　7系統(tǒng)總體電路設(shè)計</b></p><p><b>　　7.1系統(tǒng)總體電路</b></p><p><b>　　7.2 電路說明</b></p><p>　　將電路分為以下幾

41、部分：    首先，通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。    其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。    最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過6個與非門，6個非

42、門以及74LS10提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。</p><p><b>　　8電路調(diào)試</b></p><p>　　(1)．開關(guān)S１斷開S0閉合：汽車左轉(zhuǎn)彎 左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮；</p><p>　　(2)開關(guān)S1閉合S0斷開：汽車右轉(zhuǎn)彎右側(cè)3個指示

43、燈按右循環(huán)順序點亮；</p><p>　　（3）開關(guān)S1，S0均閉合：汽車左右側(cè)尾燈同時閃爍點亮。</p><p>　　9改進意見及收獲體會</p><p><b>　　9.1改進意見</b></p><p>　　在開關(guān)動作時，由于機械開關(guān)的接觸動作，往往在幾十微秒內(nèi)電壓會出現(xiàn)多次抖動，可在機械開關(guān)與被驅(qū)動電路間接入一個

44、基本RS觸發(fā)器，如下圖所示。</p><p><b>　　9.2收獲體會</b></p><p>　　為期一周的數(shù)電課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，我也成功的做出了一個汽車尾燈控制電路，效果非常不錯。通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。 </p><p>　　要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅韌的毅力。在選擇方案時，我仔細比較分析

45、各種方案的原理以及可行性，最后還是在老師的耐心指導下，最終確定整個方案，使整個電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設(shè)計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因。</p><p>　　我在做課程設(shè)計的同時也是對課本知識的鞏固和加強，在這次課程設(shè)計過程中，我了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中

46、的使用有了更多的認識。實踐是檢驗真理的唯一標準，通過動手實踐讓我們對各個元件印象深刻。 </p><p>　　總體來說，這次實習我受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了設(shè)計的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。</p><p>　　這次課程設(shè)計終于順利完成了，其成功離不開老師的幫助與指導。在此，特

47、向兩位指導老師表示忠心的感謝！ 10器件明細清單</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 閻石主編．數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）．北京：高教出版社， 2000</p><p>　　[2] 童詩白、華成英主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）．北京

48、：高等教育出版社， 2000</p><p>　　[3] 于衛(wèi)、蔡鈞等主編．數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗實驗指導書．2010</p><p>　　[4].屠其非．LED用于汽車尾燈的展望．光源與照明．2001</p><p>　　[5].路勇主編．電子電路實驗及仿真．北京 清華大學出版社，2004[6].唐程山主編．電子技術(shù)基礎(chǔ)．北京 高等教育出版社，2005</p