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1、数字电路应用课题设计实验71汽车尾灯控制器设计7.1. 设计原理由于汽车左转弯、右转弯、刹车、正常行车时，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，需要用计数器(如4S160)对输入的信号进行计数,再通过译码器(如74L138)控制不同信号输出，译码器输出为高电平时再经过处理就可点亮不同的尾灯,从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下,各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表.11所示。汽车尾灯控制电路设计总体框图如图71.所示。表7.11 汽车尾灯和汽车运行状态开关控制汽车运行状态右转尾灯左转尾灯 K1 kR1RR3L2L3 0 0正常运行灯灭灯灭 0 左转弯灯灭按L1L2L3顺序循环点亮
2、 0 1右转弯按1R顺序循环点亮灯灭 1 临时刹车右转尾灯R1R2R3、 左转尾灯LL23都同时闪烁 开关控制电路译码电路74138显示驱动电路记数电路74160R1R2R3 L1L2L3脉冲产生1Hz图7. 汽车尾灯控制电路设计总体框图实现的主要功能是通过开关控制从而实现汽车尾灯的点亮方式。根据表7.1.1具体实现如下:当1 k2 = 00时汽车正常行驶,尾灯完全处于熄灭状态，具体实现是7460的输出“0 0”通过4138译码后为“1 1 1 1”做与非门处理为“00 0 0 0”当1 k 1时候汽车左转,所以汽车尾灯的左面3个灯按照L1L2L3全灭1顺序循环点亮,具体实现是通过在脉冲的作用
3、下,716的输出“0110” 顺序循环和在左转送入“”，通过13译码后为“100011”做与非门处理顺序循环点亮而实现汽车左转。当k k2 =01时汽车右转，所以汽车尾灯右面3个灯按照R1R3全灭R1顺序循环点亮,具体实现是通过在脉冲CP的作用下，7410的输出“00110” 顺序循环和在右转送入“”,通过7138译码后为“10010001” 做与非门处理顺序循环点亮而实现汽车右转。当k1 2 =11时候汽车处于刹车状态，汽车的尾灯都同时闪烁,具体实现是所有的尾灯随脉冲CP同时闪烁 7.12 设计任务和要求用中小规模集成电路设计十翻二运算逻辑电路,具体要求如下:汽车正向行驶时左右两侧的指示灯全
4、部处于熄灭状态.汽车右转弯行驶时,右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮。 汽车左转弯行驶时,左侧的个指示灯按左循环顺序点亮汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。控制电路的结构框图如图7.2所示。K1、K2控制变量定义如表7.1.2所示。表7.1.2 K1、K2控制变量定义K、K2汽车运行状态00正向行驶0右转弯行驶10左转弯行驶11临时刹车译码电路模式控制电路三进制计数器汽车状态显示显示驱动电路K图.1.2 控制电路结构框图尾灯与汽车运行的真值表如表7.1.3所示。 表7.1.2 尾灯与汽车运行的真值表K121 23L1 2 3 0 0 0 00 010 00 0110 11000 1
5、 1111 1 注:这里开关断开认为是“0”状态;闭合认为是“1”状态。尾灯的灭认为是“0”状态；闪烁认为是“1”状态。真值表的说明： 真值表中的k1代表左转向灯开关（ef）； 真值表中的2代表右转向灯开关(Right)； l 真值表中的1，R2,R汽车右边三个灯; l 真值表中的L,L2，3汽车左边三个灯；7.1.3可选用器材1.数字逻辑实验箱.+5v直流电源.74LS0 片 74LS0 1片 74LS86 片 74L138片74LS16 1片74L4 片7.1.4设计方案提示1、主电路的仿真：（1）汽车左转弯仿真电路图如图714所示,波形图如图.1.5所示。 图7.1.4 左转弯仿真电路图
6、 1的波形:的波形:R3的波形：图.1.5左转弯仿真波形图仿真波形分析:如图7.1.,当k1k 0的时候，R2R1的变化顺序为：0110100，由于输出为高电平时灯亮,所以尾灯的点亮方式为:RR23R1(）汽车右转弯仿真电路图如图7.6所示,波形图如图7.7所示。图7.6 右转弯仿真电路图L1的波形图:L的波形图： 的波形图: 图7.1.7 右转波形仿真图仿真波形分析:如图.1.7所示当k1k2 =0 的时候，L3L2 L1变化顺序为:001000，由于输出为高电平时灯亮,所以尾灯的点亮方式为：L1LL3L1.汽车刹车和停车仿真电路图如图7.1.所示,波形图如图7.1.9所示。 图7.1.刹车
7、和停车仿真电路图 刹车波形图： 停车波形图: 图71.刹车和停车仿真波形图仿真波形分析:图7.1.9所示当k k2 1的时候，R1R R3 L1 L2 3尾灯都同时闪烁当K12 = 0 的时候，R12R3 1 L2 L3尾灯都处于熄灭状态。经过分析与实际相符合,所以仿真正确总体设计原理图:经过以上(1)(2）（3）的调试过程和结果分析,得出所设计的电路图完全符合设计任务书的要求，汽车尾灯的功能便可完全实现。75参考电路整机逻辑电路图如图7.1.0所示。图7.0参考电路1.6电路扩展提示 汽车灯分为信号灯和照明灯，信号灯又包括位置灯、制动灯、转向信号灯、后雾灯、示廓灯,照明灯包括前照灯、雾灯、倒
8、车灯、牌照灯、顶灯、仪表灯、行李箱灯和工具灯等，可通过观察汽车灯的实际控制规程,模拟实现一个贴近实用的汽车灯控制电路，还可以通过伏供电的灯泡更加直观逼真地模仿汽车灯的控制和运行状态。 鉴向倍频逻辑电路设计7.设计原理鉴向倍频逻辑线路由两部分组成：倍频电路和鉴向电路。 倍频电路 倍频电路的倍频系数因设计要求不同而异。不言而喻，倍频系数越高，其电路越复杂。为简便起见，此处仅介绍四倍频电路的设计方法。图7.2.1 四倍频原理波形图ABM1M2M3M4 四倍频的含义即:输入信号变化一个周期使输出信号变化四个周期,输出信号频率提高为输入信号频率的四倍。 该电路的输入信号是两个相差为0o的方波信号，分别表
9、示为和B,如图72.1所示。显然,在方波信号变化的一个周期内，A、B两信号共有四个“沿”，四倍频电路的设计关键,就在于检出这四个“沿”，实现四倍频。输出信号如图72.所示，分别用1、M、M、表示。 鉴向电路 由于输入信号A、B之间相位关系发生变化而使鉴向电路的输出发生变化。这种线路设计方法一般有两种,一种是在电路中设计两路输出，一路输出脉冲信号，另一路输出方向信号;另一种则是在电路中设计两路输出,一路输出正向脉冲，如A超前B时该路有脉冲输出，另一路输出反向脉冲,如A滞后B时,该路有脉冲输出。 、B两相信号经四倍频及鉴向电路处理后，便可获得能鉴别A、B两信号的相位关系(超前或滞后）的四倍频脉冲信
10、号。7.2. 设计任务和要求用中小规模集成电路设计鉴向倍频逻辑电路，具体要求如下:采用正、负脉冲输出方法设计鉴向倍频电路。用JK触发器构成分相电路,利用标准信号发生器发出的时钟信号产生A、B两个信号,并用双向开关控制A、B相位的超前及滞后关系。 用位B码计数器、译码器及数码管构成计数、译码显示电路，用此电路对鉴向输出脉冲计数及显示,并通过双向开关改变A、相位的超前、滞后关系，观察显示数值的变化。 改变CP脉冲的频率,观察有关信号的波形，以分析确定P脉冲频率与(B）信号频率的关系。.23可选用器材1.数字逻辑实验箱 1台2.+5v直流电源3.74L112 2片 4L74 2片 74LS15 1片
11、 LS193 2片74L08 片7.2.4设计方案提示倍频电路设计在图7.2.1中,若取输出脉冲M1的宽度为CP，那么可以考虑M1、通过信号驱动，CP脉冲触发的相差为P的两个信号进行相应组合获得；M、M同样可以通过由B信号驱动,P脉冲触发的两信号进行相应组合获得,波形图如图7.2.2所示,通过对波形的分析可以得出:1=Q1/2 M=/Q M=Q3/ 4=/3图7.2.2 四倍频电路波形图ABM1M2M3M4Q1Q2Q3Q4CP其中:Q1、Q2可以由A信号驱动的两个D触发器输出端获得；Q3、Q4可以由B信号驱动的两个D触发器输出端获得。鉴向电路设计采用正、反脉冲两路输出的设计方法,其主要思路为:
12、当信号超前B信号时,A、B经过四倍频后产生的M1M4四个脉冲信号由正脉冲输出端输出,当B信号超前信号时，M1M4四个脉冲信号由负脉冲输出端输出。假设：超前B时，M由Y端输出，波形如图72.3所示，根据波形图可以得到：正向图7.2.3 正向输出波形图ABM1M2M3M4反向1=A/B1+BM+ ABM3 /A/BM4 (1）滞后时，M1M4由Y2端输出,波形如图7.15.4所示同理可得：Y=AB+/AB2+AM+ A/BM4 (2)显然,用“双4选1”线路很容易实现式()、式(12）所表达的逻辑关系。最简单的方法是采用74L53“双选”芯片。此外,为调试需要,还应设计分相电路，以获得A、B两个相差为9o的信号；另外,还应设计计数译码显示电路,以观察设计结果。正向图7.2.4 反向输出波形图ABM1M2M3M4反向7.25参考电路根据题目的具体要求，鉴向倍频参考逻辑电路图如图72.所示。分相电路它由FF-1、FF-2、FF-3三个JK触发器组成，FF1为一个二分频器,利用其Q与控制FF-2及F-3，使之输出的两个信号正交即相差90o。拨至下方，A超前B 90o，K1拨至上方；滞后 90 。接至FF-2的J，保证了不论初始状态如何，S端波形落后于波形90 。波形图如图7.2.所示。数据选择输出ENBENAY
