數(shù)電課程設(shè)計報告--汽車尾燈的控制

1、<p>　　《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計</p><p>　　題 目 ____________________</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學(xué) 號

2、 </p><p>　　院 （系） </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時間 2013年 月 日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 課

3、程設(shè)計的目的……………………………………………………1</p><p>　　2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求…………………………………………2</p><p>　　3 設(shè)計方案與論證……………………………………………………3</p><p>　　3.1 ………………………………………………3</p><p>　　3.2

4、 ………………………………………………4</p><p>　　4設(shè)計原理及功能說明 …………………………………………5</p><p>　　5單元電路的設(shè)計（計算與說明）……………………………5</p><p>　　6硬件的制作與調(diào)試………………………………………………5</p><p>　　7總結(jié) …………………

5、………………………………………………10</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………15</p><p>　　附錄1：總體電路原理圖……………………………………………18</p><p>　　附錄2：元器件清單…………………………………………………19</p><p><b>　　一、總體概述&l

6、t;/b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計意義</b></p><p>　　隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，汽車已經(jīng)廣泛的進(jìn)入了人們的生活。而作為汽車電路重要的組成部分---汽車尾燈控制系統(tǒng)，人們對它的認(rèn)識還存在許多的局限性，還有待我們繼續(xù)對其進(jìn)行研究和探討。所以設(shè)計一套更好更合理的汽車尾燈系統(tǒng)，對汽車業(yè)的發(fā)展

7、，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　通過本課程的設(shè)計，我們應(yīng)該做到：</p><p>　?。?）更好的鞏固和加深對基礎(chǔ)知識的理解，學(xué)會設(shè)計中小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，獨立完成調(diào)試過程，增強我們理論聯(lián)系實際的能力，提高學(xué)生電路設(shè)計和分析能力。</p><p>

8、　?。?）通過實踐，在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實踐奠定基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計要求</b></p><p>　　汽車尾燈的控制電路由三個按鍵組成，分別對應(yīng)左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)和剎車。汽車尾燈左右兩側(cè)各有三個指示燈（用發(fā)光二極管模擬），汽車正常遠(yuǎn)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)順序點亮；左轉(zhuǎn)彎時左側(cè)三個指示燈按左循環(huán)

9、順序點亮；臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計特點</b></p><p>　?。?）增加了新功能有應(yīng)急顯示，減速轉(zhuǎn)彎顯示，倒車顯示。</p><p>　?。?）將轉(zhuǎn)彎燈，剎車燈，倒車燈分開了，且根據(jù)不同的功能選用了不同顏色的LED燈。這樣不僅使電路更加簡單，還更加符合實際情況。</p><

10、;p>　?。?）還特別增加了尾燈的自檢功能，即尾燈不能正常工作會在儀表盤的對應(yīng)燈上顯示出來，及時提醒駕駛員去更換尾燈。</p><p><b>　　二、電路原理框圖</b></p><p>　　原理簡述：由555脈沖電路產(chǎn)生周期為600ms的脈沖信號，提供給74LS74組成的二位二進(jìn)制加法計數(shù)器，由開關(guān)電路來控制74LS138組成的譯碼電路，由譯碼電路、計數(shù)電路

11、和開關(guān)控制電路一起組成尾燈控制電路，從而控制尾燈的亮滅。尾燈通過驅(qū)動74LS373再經(jīng)過門電路，組成儀表電路，實現(xiàn)尾燈的自檢。</p><p>　　三、單元電路及電路元器件參數(shù)計算</p><p>　　3.1 時鐘信號源（CLK）單元設(shè)計</p><p>　　由于汽車尾燈的點亮是給人不同的信息及該車將要發(fā)生的動作，所以汽車尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但是頻率

12、也不能太小，所以我們在設(shè)計的時候是采用的555定時器產(chǎn)生的一個脈沖，占空比約為50%，頻率約為1.7HZ。所以尾燈在循環(huán)點亮的時候時間間隔約為0.6S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作，從而避免交通事故的發(fā)生。</p><p>　　圖3.1-1 555引腳圖</p><p>　　圖3.1-2 555脈沖原理圖</p><p>　　工作原理簡述：555定時器和外接

13、元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2,6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路也不需要外加觸發(fā)信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端（腳7）放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在1/3Vcc和2/3Vcc之間充電和放電。</p><p><b>　　參數(shù)計算：</b></p><p>　　周期T=Tph + Tpl=613ms</p>

14、;<p>　　高電平時間：Tph=0.7（R1+R2）C=312ms</p><p>　　低電平時間： Tpl=0.7R2 C=301ms</p><p>　　占 空 比： D= Tph = R1+R2 =0.51</p><p>　　Tph+Tph R1+2R2 </p><p>　　3.2

15、74 LS138譯碼器</p><p>　　譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進(jìn)制代碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平信號或另外一個代碼，因此，譯碼是編碼的反操作。二進(jìn)制譯碼器的輸入是一組二進(jìn)制代碼，輸出時一組與輸入代碼一一對應(yīng)的高、低電平信號。</p><p>　　圖3.2-1 74LS138引腳圖</p><p>　　表3.2-2 74LS138的功能表</p>

16、;<p>　　圖3.2-3 74LS138的部分電路圖</p><p>　　工作原理簡述：74LS138是一種3線—8線譯碼器， 設(shè)有三個使能輸入端，當(dāng)S3與S2均為0，且S1為1時，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當(dāng)譯碼器被禁止時，輸出高電平。三個輸入端A0A1A2共有8種狀態(tài)組合（000-111），可譯出8個輸出信號Y0-Y7。在本設(shè)計中三個輸入端分別接三個開關(guān)，開關(guān)狀態(tài)的變化通過譯碼器譯出，然

17、后和門電路組成尾燈控制電路，實現(xiàn)對尾燈的控制。</p><p>　　3.3 74LS74構(gòu)成的二位二進(jìn)制異步計數(shù)器</p><p>　　計數(shù)器主要由邊沿觸發(fā)器組成。各種類型的觸發(fā)器雖然結(jié)構(gòu)不同，但都有一個共同的基本特性，即都有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在外來觸發(fā)信號作用下，電路可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài)；在沒有觸發(fā)信號時，電路保持原來穩(wěn)定狀態(tài)不變。計數(shù)器電路正是利用了觸發(fā)器的這一特性。因

18、此，用觸發(fā)器可以構(gòu)成各種形式的計數(shù)器。本設(shè)計采用D觸發(fā)器構(gòu)成二位二進(jìn)制計數(shù)器。</p><p>　　圖3.3-1 74LS74引腳圖</p><p>　　圖4.3-2 74LS74功能表</p><p>　　圖3.3-3 74LS74的部分電路圖</p><p>　　工作原理簡述：一個D觸發(fā)器可實現(xiàn)一位二進(jìn)制的存儲，因此采用2個D觸發(fā)器實

19、現(xiàn)二位寄存器。連接時將每只D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器，再由低位觸發(fā)器的Q^端和高一位的CP端相連接，即構(gòu)成設(shè)計所需的計數(shù)器。計數(shù)器工作時，兩個輸出端口循環(huán)輸出00 01 10 11，將其通過門電路就得到了左右轉(zhuǎn)彎時尾燈循環(huán)點亮的信號。</p><p>　　3.4 74 LS373驅(qū)動器 </p><p>　　373為三態(tài)輸出的8D透明鎖存器，當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時,O0~O7為正常

20、邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng)OE 為高電平時，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE為高電平時，O隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時，O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。</p><p>　　圖3.4-1 74LS373引腳圖</p><p>　　圖4.4-2 74LS373的部分電路圖</p><p>　

21、　工作原理簡述：在做尾燈自檢電路時，電阻兩端的電壓比較小，通過門電路后輸出為低電平，無法實現(xiàn)自檢，所以用373來做驅(qū)動，增大電壓。</p><p>　　四、總體電路圖與電路工作原理說明。</p><p>　　圖5-1 總體電路圖</p><p>　　功能簡述：本設(shè)計主要以數(shù)字電路為主，通過簡單的芯片（如74LS161、74LS373、555等）而巧妙的設(shè)計成一個智能

22、化的汽車尾燈控制電路。該電路能實現(xiàn)現(xiàn)實生活中汽車尾燈控制的正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)剎車、右轉(zhuǎn)剎車、剎車、倒車、夜行等八種功能。本電路具有控制簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)彎流水燈指向功能顯示的優(yōu)點，開創(chuàng)性的設(shè)計出簡單的駕駛狀態(tài)顯示儀顯示功能。</p><p>　　總電路原理：汽車尾部左右兩側(cè)各有5個指示燈（3個黃色的，1個白色的，1個紅色的led燈）中間還有一個高位剎車燈(紅色的led燈)，用作汽車行駛狀態(tài)的方向指示，另外還

23、有4個儀表盤指示燈，該燈不僅能給駕駛員提供尾燈顯示信息，還能顯示出各尾燈是否正常工作。該系統(tǒng)由四個電鍵S0 S1 S2 S3控制，分別對應(yīng)著左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、倒車。當(dāng)S3 S2 S1 S0=0000時，通過74LS138譯碼后為“11111110”不做任何處理，尾燈和儀表燈全滅，汽車處于正常行駛。</p><p>　　當(dāng)S3 S2 S1 S0=0001時，汽車左轉(zhuǎn)，左面三個黃色的尾燈按照L1－L1L2－L1L2L

24、3－全滅－L1…順序循環(huán)點亮。具體實現(xiàn)是通過74LS138對“001”譯碼為“11111101”然后通過一個與非門和一個或門，使74LS74的復(fù)位端為高電平，開始計數(shù)，計數(shù)循環(huán)輸出00 01 10 11 00…將其加到一個與門和一個或門就可以得到控制轉(zhuǎn)彎燈的信號000 001 011 111 000…。</p><p>　　當(dāng)S3 S2 S1 S0=0010時，汽車右轉(zhuǎn)，右面三個黃色的尾燈按照L1－L1L2－L1

25、L2L3－全滅－L1…順序循環(huán)點亮。具體實現(xiàn)過程同左轉(zhuǎn)。當(dāng)S3 S2 S1 S0=0011時，汽車處于應(yīng)急狀態(tài)，兩個紅色的尾燈同時閃亮。具體實現(xiàn)是74LS138對“011”譯碼為“11110111”，該低電平信號通過一個與非門，然后和555脈沖信號通過與門共同控制尾燈的閃爍。當(dāng)S3 S2 S1 S0=0100時，汽車剎車，三個紅色的尾燈全亮。具體實現(xiàn)是74LS138對“011”譯碼為“11101111”，該低電平信號通過二個與非門，分別

26、控制高位剎車燈和左右兩側(cè)的剎車燈。</p><p>　　當(dāng)S3 S2 S1 S0=0101或0110時，汽車減速左或右轉(zhuǎn)，左或右側(cè)的三個黃色尾燈循環(huán)點亮，三個紅色的剎車燈一直亮。具體實現(xiàn)同單獨左或右轉(zhuǎn)和剎車。</p><p>　　當(dāng) S3 S2 S1 S0=1000時，汽車倒車，兩側(cè)的白色尾燈一直亮。具體實現(xiàn)是開關(guān)接通5V電壓，直接使燈亮。由于該開關(guān)沒有接譯碼器，所以其控制的倒車燈和前面三

27、個開關(guān)的控制互不影響。</p><p>　　所有開關(guān)被接通時，儀表板的燈都會相應(yīng)的被點亮，且當(dāng)尾燈壞掉時，對應(yīng)的儀表燈會熄滅，以此提示駕駛員及時更換尾燈，避免造成交通意外。具體實現(xiàn)是在燈和保護(hù)電阻之間引出電平，通過驅(qū)動器74LS373，其輸出通過與門再接儀表盤顯示燈。</p><p>　　5、電路的仿真運行及組裝、調(diào)試</p><p>　　7.1 電路的仿真運行&l

28、t;/p><p>　　本設(shè)計采用了Proteus軟件進(jìn)行仿真，原因：proteus軟件蘊含了豐富的模擬器件和儀器，能夠完成模擬電子、數(shù)字電子、單片機及嵌入式等實驗的內(nèi)容，支持電工、電子的模擬仿真，功能強大，仿真效果與現(xiàn)實非常接近。</p><p><b>　　（1）仿真總電路：</b></p><p>　　圖7.1-1仿真總電路</p>

29、<p>　?。?）脈沖電路及其波形：</p><p>　　圖7.1-2脈沖電路及其產(chǎn)生波形</p><p>　　（9）尾燈設(shè)計自檢電路</p><p>　　當(dāng)左/右轉(zhuǎn)彎燈有斷路不亮?xí)r，儀表盤左/右燈不再有閃爍；當(dāng)?shù)管嚐粲袛嗦凡涣習(xí)r，儀表盤中間等會始終不亮；當(dāng)?shù)管嚐粲袛嗦凡涣習(xí)r，儀表盤底燈不再閃爍；當(dāng)夜行燈有斷路不亮?xí)r，儀表盤前燈不再閃爍。總的來說，儀表

30、盤對應(yīng)的功能顯示燈亮能夠檢查到尾燈是否有異常。</p><p><b>　　7.2 組裝與調(diào)試</b></p><p><b>　?。ㄒ唬╇娐返慕M裝</b></p><p>　　a.根據(jù)電路圖與實驗箱的布局，按模塊在試驗箱上布置好芯片。</p><p>　　b.單獨檢查每一塊芯片，導(dǎo)線及其他元件經(jīng)檢

31、查后放到待用元件區(qū)。</p><p>　　c.為了方便檢查，選取適當(dāng)長和不同顏色的導(dǎo)線，將元件逐個接進(jìn)模塊中，并在重要的導(dǎo)線上注明。</p><p>　　d.因為左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的連線是幾乎一樣的，先連好一邊，在引到令一邊。</p><p>　　e.兩個實驗箱的地線必須連接在一起，形成共地。</p><p><b>　?。ǘ╇娐返恼{(diào)試&

32、lt;/b></p><p>　　調(diào)試是指系統(tǒng)的調(diào)整、改進(jìn)與測試。測試時在電路組裝后對電路的參數(shù)與工作狀態(tài)進(jìn)行測量，調(diào)整則是在測試的基礎(chǔ)上對電路的某參數(shù)進(jìn)行修正，使?jié)M足設(shè)計要求。</p><p><b>　?。?）調(diào)試方法：</b></p><p>　　采用邊安裝邊調(diào)試的方法。把復(fù)雜的電路按原理框圖上的功能分成單元進(jìn)行和安裝和調(diào)試，在單元

33、調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機調(diào)試。</p><p>　?。?）調(diào)試步驟、技巧：</p><p>　　a、通電前檢查，首先根據(jù)原理電路圖認(rèn)真檢查電路接線是否正確，包括錯線、少線、多線和短路。而且要盡可能直接測量元器件引腳，因為引腳處接觸不良較多。b、通電觀察，在電路安裝沒有錯誤的情況下接通電源，閉上開關(guān)，先觀察電路是否有異常，然后按要求測量各元器件的引腳的測量參數(shù)。以保