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1、课 程 设 计1目录1、设计课题任务和要求 22、总体方案选择的论证 23、单元电路的设计 44、总体电路图、功能单元电路图 65、组装与调试 96、所设计电路的特点以及改进意见 117、所用元器件的编号列表 118、参考文献 119、收获、体会和建议 1210、附录 12一、设计课题任务和要求本课题设计一个汽车 LED 尾灯的控制器电路。该电路由四个电键控制，分别对应着左转、右转、刹车和检查功能。当接通左转或右转电键时，左侧或右侧的 3 个汽车尾灯按照左循环或右循环的顺序依次点亮。当接通刹车电键时，汽车所有的尾灯点亮。当接通检查电键时，汽车所有的尾灯同时闪烁（0.51S/次） 。二、总体方案
2、选择的论证为了区分汽车尾灯的 4 种不同的显示模式，我们设置 4 个状态控制变量。假定用开关K1、K2 、K3 、 K4 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 1 所示。开关控制K1 K2 K3 K4 汽车状态左 尾灯D1、D2、 D3 右尾灯 D4、D5、D60 1 1 1 左转弯 按 D3、 D2、 D1 顺序循环点亮 熄灭课 程 设 计21 0 1 1 右转弯 熄灭 按 D4、 D5、D6 顺序循环点亮1 1 0 1 刹车 同时点亮 同时点亮1 1 1 0 检查 同时闪烁 同时闪烁表 1 汽车尾灯和汽车运行状态在汽车左右转弯行驶时由于 3 个指示灯被循环顺
3、序点亮，所以可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 Q0 表示，可得出描述指示灯 D1、D2、D3、D4 、D5、D6 与开关控制变量K1、K0，计数器的状态 Q1、 Q0 以及时钟脉冲 CP 之间关系的功能表如表 2 所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮， “0”表示熄灭） 。开关 计数器状态 汽车尾灯状态K1 K2 K3 K4 Q1 Q0 D1 D2 D3 D4 D5 D60 0 0 0 1 0 0 00 1 0 1 0 0 0 00 1 1 11 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 00 1
4、 0 0 0 0 1 01 0 1 11 0 0 0 0 0 0 11 1 0 1 - - 1 1 1 1 1 11 1 1 0 - - CP CP CP CP CP CP表 2 汽车尾灯控制器功能表根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图 1所示。课 程 设 计3图 1 汽车尾灯控制器的结构框图三、单元电路的设计3.1 秒脉冲电路的设计由 555 定时器构成的多谐振荡器。由于 555 定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由 555 定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。根
5、据多谐振荡器周期表达式 ，可取 、)C2R0.7(T140K1、 ,可使 T S。50KR2F1C3.2 三进制计数器电路的设计三进制计数器的状态表如下表所示。三进制计数器的状态表现态 次态Q1 Q0 Q1 Q00 0 0 10 1 1 01 0 0 0上表状态所对应的驱动方程为： n0QD11由 D 触发器构成的三进制计数器：两个 D 触发器可由一片双 D 触发器74LS74 芯片实现，以及 74LS00 与非门和 74LS04 非门来实现此电路。3.3 开关控制电路的设计课 程 设 计4设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为 G1 和 F，G 1 与译码器74LS138 的使能输入端 G1
6、 相连接，F 与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。由总体逻辑功能可知，G1 和 F 与开关控制变量，K1 、K2 以及时钟脉冲CP 之间的关系如表 3 所示。开关控制时钟脉冲使能信号控制端K1 K2 K3 K4 CP C G1 F电路工作状态0 1 1 1 - 0 1 1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D1、D2、D3 在译码器输出作用下顺序循环点亮）1 0 1 1 - 1 1 1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D4、D5、D6 在译码器输出作用下顺序循环点
7、亮） 1 1 0 1 - - 0 0汽车刹车（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高，反相器输出均为低，尾灯全部点亮）1 1 1 0 CP - 0 CP汽车检查（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课 程 设 计5表 3 使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系3.4 译码及显示驱动电路设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，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，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可
8、用 74LS138、6 个与非门和 6 个反相器构成。图中，译码器 74LS138 的输入端 C、B、A 分别接C、Q1 、Q0。当图中 G1=F=1、C=0 时，对于计数器状态 Q1Q0 为00、01、10，译码器输出依次为 0，使得与指示灯 D3、D2 、D1 对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯 D3、D2、D1 依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中 G1=F=1、C=1 时，对于计数器状态 Q1Q0 为 00、01、10，译码器输出依次为 0，使得与指示灯 D4、D5、D6 对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯 D4、D5、D6 依次顺序点亮，示意汽车 右转弯；当图中G1=
9、0， F=1 时，译码器输出为全 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；当图中 G1=0，F=cp 时，所有指示灯随 cp 的频率闪烁。实现了 4 种不同模式下的尾灯状态显示。四、总体电路图、功能单元电路图4.1 电路仿真总电路图cp 作用下同时闪烁）课 程 设 计64.2 各功能单元图4.2.1 秒脉冲电路4.2.2 三进制计数器电路课 程 设 计74.2.3 开关控制电路4.2.4 译码及显示驱动电路五、组装与调试电子电路的组装与调试在电子设计技术中占有重要位置。它是对理论设计进行检验、修改和完善的过程，任何一个新产品往往都是在安装、调试并反复改多次方能最终完成。
10、电子电路的组装组装电路通常采用焊接和在面包板上插接两种方法，无论采用哪种方法均应注意以下课 程 设 计8几方面。a、 所有元器件在组装前应尽可能全部测试一遍，以保证所用元器件均合格。b、 所有集成电路的组装方向要保持一致，以便于正确布线和查线。c、 组装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向，以便于查找和更换。对于有极性的元件，例如电解电容器、晶体二极管等，组装时一定要特别注意，切匆搞错。d、 为了便于查线，可根据连接线的不同作用选择不同颜色的导线。一般习惯是正电源用红色线、负电源用蓝色线、地线用黑色线、信号线用黄色线等。e、 连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上，必须从其周
11、围通过。同时应尽可能做到连线不互相重叠、不从元器件上方通过。f、 为使电路能够正常工作与调测，所有地线必须连接在一起，形成一个公共参考点。正确的组装方法和合理的布局，不仅可使电路整齐美观、工作可靠，而且便于检查、调试和排除故障。如果能在组装前先拟订出组装草图，则可获得事半功倍之效果，使组装既快又好。 电子电路的调试调试是指系统的调整、改进与测试。测试是在电路组装后对电路的参数与工作状态进行测量，调整则是在测试的基础上对电路的某些参数进行修正，使满足设计要求。在进行调试前应拟订出测试项目、测试步骤、调试方法和所用仪器等，做到心中有数，保证调试工作圆满完成。（1）调试方法调试方法原则有两种。第一种
12、是边安装边调试的方法。它是把复杂的电路按原理框图上的功能分成单元进行安装和调试，在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。这种方法一般适用于新设计的电路。第二种方法是在整个电路全部焊接完毕后，实行一次性调试。这种方法一般适用定型产品和需要相互配合才能运行的产品。（2）调试步骤a、 通电前检查电路安装完毕后, 不要急于通电，首先要根据原理电路认真检查电路接线是否正确，包括错线（连线一端正确、另一端错误） ，少线（安装时漏掉的线） ，多线（连线的两端在电路图上都是不存在的）和短路（特别是间距很小的引脚及焊点间） ，并且还要检查每个元件引脚的使用端数是否与图纸相符。查线时最好用指
13、针式万用表“1”档, 或用数字万用表“”档的蜂鸣器来测量，而且要尽可能直接测量元器件引脚，这样同时可以发现接触不良的地方。b、 通电观察在电路安装没有错误的情况下接通电源（先关断电源开关，待接通电源连线之后再打开电路的电源开关） 。但接通电源后不要急于测量，首先要充分调动眼、耳、鼻、手观察整个电路有无异常现象，包括有无冒烟，是否有异常气味，是否有异声，手摸器件是否发烫，电源是否有短路和开路现象等。如果出现异常，应该立即关掉电源，故障排除后方可重新通电。然后再按要求测量各元器件引脚电源的电压，而不只是测量各路总电源电压，以保证元器件正常工作。c、 单元电路调试在调试单元电路时应明确本部分的调试要
14、求。调试顺序按信号流向进行，这样可以把前面调试好的输出信号作为后一级的输入信号。单元调试包括静态和动态调试。静态调试一般是指在没有外加信号的条件下测试电路各点的电位，特别是有源器件的静态工作点。通过它可以及时发现已经损坏和处于临界状态的元器件。动态调试是用前级的输出信号或自身的信号测试单元的各种指标是否符合设课 程 设 计9计要求，包括信号幅值、波形形状、相位关系、放大倍数和频率等。对于信号产生电路一般只看动态指标。把静态和动态测试的结果与设计的指标加以比较，经深入分析后对电路与参数提出合理的修正。在调试过程中应有详尽记录。d、 整机联调各单元电路调试好以后，并不见得由它们组成的整机性能一定会
15、好，因此还要进行整机调试。整机调试主要是观察和测量动态性能，把测量的结果与设计指标逐一对比，找出问题及解决办法，然后对电路及其参数进行修正，直到全机的性能完全符合设计要求为止。 故障诊断方法整机出现故障后，首先应仔细观察有无元器件出现过热痕迹或损伤情况，有无脱焊、短路、断脚和断线情况。然后采用静态查找和动态查找法。静态查找法就是用万用表测量元器件引脚电压、测量电阻值、电容漏电以及电路是否有断路或短路情况等。大多数故障通过静态查找均可诊断出结果。当静态查找仍不能发现故障原因时，可采用动态查找法。动态查找法是通过相应的仪器、仪表在电路加上适当信号的情况下测量电路的性能指标、元器件的工作状态。由获得的读数和观察到的波形准确、迅速地查找到故障发生的部位及产生的原因。为加快查找故障点的速度，提高故障诊断效率，除了前面提到的静态查找和动态查找法，其它常用的方法有：（1）直观判断法 用它可找出断线、虚焊、元器件烧焦、器件温升过高和高压打火等故障；（2）断路法 即把可疑部分从电路中断开，使之不影响其它部分的工作，若此时故障消失，往往故障发生在被断开的电路中；（3）短路法适用与多级电路，用短路方法消除故障电路对下一级的影响（当短路两点直流电位不同时应通过电容隔直） ；（4）替代法将已调好的单元组件，替代疑为故障的单元组件，可判定可疑单元是
