《汽车尾灯课程设计附有完整电路仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车尾灯课程设计附有完整电路仿真（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉理工大学数字电子技术课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 通信0904 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 汽车尾灯显示控制电路设计初始条件：数字电路中各种芯片及门电路Multism仿真软件要求完成的主要任务: 1）用6个发光二极管模拟6个汽车尾灯（汽车尾部左、右个3），用3个开关作为汽车拐弯控制信号。3个开关分别作为左拐弯灯、右拐弯灯、故障灯；2）当汽车正常直行时，6个汽车尾灯全灭；3）当汽车向右拐弯时，汽车右面3个尾灯从左到右顺序亮灭；4）当汽车向左拐弯时，汽车左面3个尾灯从右到左顺序亮灭；5）当汽车遇到故障时，汽车后面6个尾灯一起闪烁。时间安排：第12天：设
2、计电路第36天：理论设计及实验室安装调试；第7天：撰写设计报告及答辩；指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日13汽车尾灯显示控制电路设计摘 要每天都可以看到马路上的汽车在行驶，但是我们不知道其中包含的有关的数电科学知识，数字电子技术几乎应用于每一电子设备或电子系统中。视频记录设备、光碟、长途电信及卫星系统等，无一不采用数字系统。所以，掌握或具有一定的数字电子技术对我们工科类大学生来说是至关重要的。此次课程设计接近现实应用，将我们在课堂上的理论知识运用到实际生活当中。在设计的过程中，需要我们对理论知识理解透彻，对所需的各个电子元件熟悉了解以及具有化繁为简的总体设计思想。
3、电子产品要求原理简单，造价成本低。因此，越简单的设计越能吸引制造商的眼球，越能满足生活要求。汽车的尾灯是其运行方式的最直接表示方式，令行人或其他车辆清晰明白它将要发生的动态变化。从而避免交通事故的发生。设计此电路要求严格符合交通规则，尾灯闪亮或熄灭准确，才不会让行人或其他车辆产生误解，从而达到安全的目的。目录1总体设计思路图12设计方案22.1参考过的设计方案22.1.1参考方案一22.1.2参考方案二22.1.3参考方案三22.1.4总结32.2方案电路的详细原理33单元电路设计53.1时钟信号原设计53.2三进制计数器63.3汽车尾灯显示与译码驱动电路83.4开关控制电路103.5汽车尾灯
4、总体电路114仿真及结果分析124.1整体仿真图124.2正常运行124.3汽车左拐134.4汽车右拐144.5汽车刹车155实物图及性能测试175.1实物图175.2性能测试176心得与体会18元器件清单19参考文献211.设计思路分别由时钟产生电路，逻辑开关，控制电路和逻辑电平指示四个比分组成。从而达到以下4种不同的显示模式：1汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；2汽车右转弯行驶时，右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮；3汽车左转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮；4汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。2.设计方案 左转右转检查电路方案原理简述：R1R2R3
5、 L1L2L3该方案中时钟脉冲由555定时器组成，首先产生脉冲信号,该信号提供给74LS194。74LS194有四个输出端, 图2 参考方案一接其中的三个001,010, 100的循环信号,此信号提供左,右转时的原始信号。 对信进行分拣之后的信号通过或门，实现电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。详细原理：汽车运行与尾灯状态关系表如表1所示。表1 汽车运行和尾灯状态关系表开关控制 运行状态 右侧尾灯 左侧尾灯 S1 S0 D4 D5 D6D1 D2 D3 0 0 正常行驶 灯 灭 灯 灭 0 1 左转弯 灯 灭 按D3 D2 D1顺序循环点亮 1 0 左转弯
6、按D4 D5 D6顺序循环点亮 灯 灭 1 1 临时刹车 所有的尾灯随时钟CP同时闪烁 其中，S1 、S0为控制开关，代表4种不同的运行状态。D1、D2、D3代表汽车左侧的3盏尾灯，D4、D5、D6代表汽车右侧的3盏尾灯。由于汽车左右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表如下表2所示(表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态)。表2 总体电路的逻辑功能表开关控制三进制计数器六个指示灯S1S0Q1Q0D6 D5 D4D3 D2 D1000 0
7、00 0 001000 0 01 0 0010 0 00 1 0100 0 00 0 110000 0 10 0 0010 1 00 0 0101 0 00 0 011CP CP CPCP CP CP由上面的逻辑功能表可得出总体框图，如图5所示：显示、驱动电路尾灯开关控制电路译码电路电路移位寄存器S0S1图5 汽车尾灯控制器的结构框图3单元电路设计3.1时钟信号原设计由于汽车尾灯是的点亮是给人的不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，所以我们在设计的时候是采用的555定时器设计的一个脉冲产生源，占空比约为50%，它产生的频率F约为1HZ
8、。然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为1S，这样就能让人很清楚的明白该汽车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的发生。然而在仿真的时候，1HZ的频率F出现问题，则采用1KHZ的脉冲信号，而在制作实物时则用秒脉冲代替。 常用的555定时器（LM555CH）的逻辑符号如图6所示。图6 555多谐振荡器引脚功能如下：管脚1为接地端；管脚2为低电平触发器输入端TRI，当输入电平低于Vcc/3或Vcc/2时，输出OUT为高电平；管脚3为输出端OUT；管脚4为复位端RST。当RST=0时，OUT=0；管脚5为控制电压输入端CON；管脚6为高电平触发端THR。当该端电平高于2Vcc/
9、3时，输出OUT为低电平；管脚7为放电端DIS；管脚8接电源Vcc。该电路构成了自激多谐振荡器，也称无稳态触发器。电路无需外加触发脉冲，就能输出矩形脉冲，因输出矩形脉冲含有很多高次谐波，因此称为多谐振荡器。其中R1和R2是外接定时电阻，C1是外接定时电容。R1，R2，C1构成充放电回路。在555多谐振荡器的输出端接入示波器，示波器中A通道为得到的矩形脉冲，B通道为电容上波形三角波。调节电容C1可得到输出频率为1kHZ。波形如图7所示。图7 555多谐振荡器的输出波形3.2开关控制电路设74LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件(S1、S
10、0、CP)的真值表，如表5所示。表5 控制电路功能表由表5经过整理得逻辑表达式为 由上式可得开关控制电路如图12所示。图12 汽车尾灯的控制电路3.3总电路图1.电路图为：汽车尾灯控制的总体结构图2.整体仿真图（1）正常运行当汽车正常运行时，S1=S0=0,使G端输入为低电平0,A端输入为高电平1，此时74LS138的输入端不管是低电平还是高电平，输出端全为1，其结果导致6个与非门的输入端均为高电平，那么其输出端将降为低电平；6个非门将低电平转为高电平；由于二极管的单向导电性，在给二极管阳极和阴极均加为高电平，指示灯全灭灯，如下图图15所示；逻辑分析仪的输出波形如图所示。正常运行图（2）汽车左
11、拐当汽车左拐时，S1=0,S0=1时，使A端输入为高电平，G端输入为高电平1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端Y0,Y1,Y2依次为0有效(Y4,Y5,Y6信号为“1”无效)，即反相器G1G3的输出端也依次为0，故指示灯D3D2D1按顺序点亮示意汽车左转弯。如下图17所示；逻辑分析仪的输出波形如图18所示。左拐指示灯（3）汽车右拐当汽车右拐时，S1=1,S0=0时，使得A端输入为高电平，G端输入为高电平, 74LS138对应的输出端Y4、Y5、Y6依次为0有效，即反相器G4G6的输出端依次为0，故指示灯D4D5D6按顺序点亮，示意汽车右转弯。如下图19所示；逻辑分析
12、仪的输出波形如图所示。右拐指示灯(4)汽车刹车当汽车刹车时，S1=S0=1时，G端输入为低电平，74LS138的输入端不管为高电平还是低电平，输出均为高电平；A端为高电平还是低电平主要取决于时钟CP，CP是高电平时灯不亮，CP低电平时灯亮；这就造成二极管随CP高低由暗到亮的现象，指示灯随CP的频率闪烁。如下图21所示；逻辑分析仪的输出波形如图所示。刹车图图22 汽车刹车逻辑图6.心得与体会数字电子技术是通信专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子技术课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟
13、悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。 看到设计题目后，首先要分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，然后对汽车尾灯控制器进行功能描述，确定汽车尾灯控制器的结构框图，最后进行电路设计。在电路设计过程中，先进行模式控制电路的设计，然后用到了二-五-十进制7490N计数器来组成一个三进制计数器，再设计译码与显示驱动电路，最后用6个发光二极管和6个电阻组成尾灯状态显示电路，各个结构的电路设计好了之后，组合起来就设计好了汽车尾灯控制器的逻辑电路。通过本次数字电子技术课程设计，我体会到了学习不但要把书本知识学好，要得弄懂东西还要自己勤翻书，上网查资料，要勤动脑，学会思考，可以从各个方面去思考同一个问题，最重要的是要学会学以致用。把一个大的电路分割成很多小模块后会比较好设计，设计起来会比较灵活，会有一个清晰的思路。一方面锻炼了自己的动手能力，另一方面锻炼了自己分析、解决问题的能力。希望今后多能有动手实际操作的机会。元器件清单电阻500，6个移位寄存器74LS194，2个与非门74ls00，2
