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1、目 录摘要11设计要求与思路21.1设计目的与要求21.2设计思路构想21.2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系21.2.2汽车尾灯控制器功能描述32单元电路设计及方案比较 42.1秒脉冲电路的设计42.2三进制计数器电路的设计62.3开关控制电路的设计82.4尾灯状态显示电路的设计102.5译码与显示驱动电路的设计113电路仿真与分析123.1参数计算与器件选择123.2电路仿真总电路图133.3汽车尾灯控制器电路的工作原理134电路安装与调试144.1电路的安装144.2电路的调试145对成果的评价及改进14结束语15参考文献16附录1 元件清单17附录2元器件管脚图18摘课程设计集
2、数字电子技术、模拟电子技术和电路原理等理论知识于一体， 目的是通过实践的方式将理论知识更牢固地掌握，更深地理解课本内容。培养我 们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。本次课程设计的目的是通过TTL系列产品模拟制作出汽车的尾灯控制器。 通过NE555来制作脉冲产生器，利用J-K触发器改制三进制的计数器和译码器的 使用等一系列方法实现对汽车尾灯的模拟。本实验通过发光二极管模拟汽车尾灯 来实现了汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶，左拐弯，右拐弯，临时刹车。关键字：汽车尾灯控制器脉冲产生计数器译码器行驶状况武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书汽车尾灯控制器的设计与制作1设计要求与思路1.1设计目
3、的与要求设计目的：设计一个汽车尾灯控制器，实现汽车行驶时尾灯的控制状态。设计要求：汽车尾部左右各三个灯 汽车正常行驶时全灭 左转时左边三个灯循环点亮 右转时右边三个灯循环点亮 刹车时所有灯同时闪动选择元器件设计电路方案，阐述基本原理，进行仿真与调试，制作实际运 行装置。1.2设计思路构想总体构想：拟定本实验分为四个步骤进行：第一步设计出秒脉冲电路，第二 步设计三进制电路，第三步控制开关的状态组合，第四步设计尾灯状态显示电路。 1.2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。假 定用开关K1和K2进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态
4、与汽车运行状 态的关系，如表1.1所示。（开关置0表示断开，置1表示闭合）表1.1汽车尾灯和汽车运行状态开关控制汽车运行状态左转尾灯右转尾灯K1K2D1D2D3D4D5D600正常运行妇火10左转弯按 DLDLD1 顺序循环点亮扪火01右转弯灯火按 D4、D6 顺序循环点亮11临时刹车所有尾灯同时闪烁1.2.2汽车尾灯控制器功能描述在汽车左右转弯行驶时由于3个指示灯被循环顺序点亮，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、K2，计数器的状
5、态Q1、Q0以及时钟脉冲CP 之间关系的功能表如表1.2所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示 熄灭）。表1.2汽车尾灯控制器功能表控制变量计数器状态汽车尾灯K1K0Q1QODID2D3D4D5D600dd00000000001000010i010000101000000000010010010000101000000111ddcpcpcpcpcpcp汽车尾灯控制器的结构框图如图1.1所示。图1.1汽车尾灯控制器结构框图经分析，电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱 动电路、尾灯状态显示5部分组成。首先应对每部分电路进行设计制作，然后对 整体电路进行设计，组装。2
6、单元电路设计及方案比较2.1秒脉冲电路的设计方案一：采用环形多谐振荡器由个数为奇数的非门串联起来，并将总的输出反馈到总的输入端，就构成 了环形多谐振荡器，如图2.1。从反馈的角度来讲，这种反馈属于负反馈。但由 于非门电路在信号电平足够强的情况下，工作于开关状态，而且输出信号落后于 输入信号，因此只要返回的输入与开始的输入总是相反的，就可以获得开、关动 作状态的输出波形。因此只有负反馈才能实现这种要求。并且由于要尽量和课堂知 识联系起来，所以不采用此电路。U1:AU1:BU1:C图2.1环形多谐振荡器方案二：采用555定时器构成的多谐振荡器555集成电路是有集成运算放大器组成的单门限电压比较器、
7、基本RS触 发器及工作在开关状态的双极型三极管或MOS管集成在一起的电路模块。55 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。所以其稳定性高，抗干扰能 力强，可以采用此方案。555定时器的管脚图如图2.2所示。D and N PackagesGND18TRIGGER2 !L L L73D 006OUTPUTRESET45VccDISCHARGETHRESHOLDCONTROL VOLTAGE图2.2 555定时器的管脚图本实验采用一秒左右的周期脉冲，由555定时器构成的秒脉冲发生器的电路如下图2.3所示。R110kU1
8、R2510k5广NE555-L C21u1u图2.3由NE555构成的秒脉冲发生器2.2三进制计数器电路的设计三进制计数的状态转换表如表2.1。表2.1三进制计数转换表现态次态Q1Q0Q1Q000010110100011XX能够实现三进制功能的方法有很多，利用各种具有计数功能的芯片均可实现此功能。如利用741S161,741s192,741s290 等，此外还可利用J-K触发器或D触发器也能够实现三进制的功能。本实验选择J-K触发器或D触发器来实现三进制计数器电路。方案一：采用D触发器边沿D触发器:负跳沿触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前加入输 入信号。如果在CP高电平期间输入端出现干扰信
9、号，那么就有可能使触发器的 状态出错。而边沿触发器允许在CP触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样， 输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。D触发器功能表如表2.2所示。表2.2 D触发器功能表DQnQn+i功能000Qn+1=0 置。010101Qn + 1=1置1111经分析D触发器功能表以及状态方程，可设计出其三进制原理图。D触发 器构成的三进制计数器电路原理图如图2.4所示。图2.4由D触发器构成的三进制计数器电路由原理图可看出，此电路较为复杂，不仅应用了两个D触发器，还外加了 741S02或非门和741S08与门芯片，在连线时需要耗费一定的精力，而且成本较 高，不宜采纳。
10、方案二：采用J-K触发器主从JK触发器是在主从RS触发器的基础上组成的。在主从RS触发器的 R端和S端分别增加一个两输入端的与门G11和G10，将Q端和输入端经与门输 出为原S端，输入端称为J端，将Q端与输入端经与门输出为原R端，输入端称 为K端。主从JK触发器没有约束条件。在J=K= 1时，每输入一个时钟脉冲，触 发器翻转一次。触发器的这种工作状态称为计数状态，由触发器翻转的次数可以 计算出输入时钟脉冲的个数。J-K触发器的芯片管脚图及由其构成的三进制计数器电路图分别如下图2.5 和图2.6所示。1CP11K1SD121Q1CD1311Q1J41GNDVcc52K2CP62Q2SD72Q2C
11、D82J图2.5 74LS76芯片引脚图图2.6 J-K构成的三进制计数器由原理图可看出此电路图较之上一方案要简单，所用元器件少，因此采用此 方案作为三进制计数器的原理图。2.3开关控制电路的设计本设计选择用72LS138数据选择器与显示灯连接，并由开关控制灯的亮灭情 况。设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为E和F，E与译码器74LS138的 使能输入端1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，E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2.3所示。表2.3使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制时钟脉冲K1K2CP使能控制信CZ
12、1E电路工作状态1010汽车正常行驶（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低，尾灯全部熄灭） 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，右侧尾灯DI、D2. D3在译码器输出作用下 顺序循环点亮）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 D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮） 汽车临时刹车（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输出 端，使左右两恻的指示灯在时钟脉冲cp作用下同时闪烁）经以上分析
13、，可以得出开关控制电路的原理图，设计出两种开关电路的方案，分别如图2.7和图2.8所示。方案一：开关控制电路一YDY1Y2口5V6YT1SU13A A AT4LS13SU5:A3TiLSSLE:Ag 电路节U4:B&垃HUSO方案二：开关控制电路二5 i 3 9- 1 n I 1111 11-4-. VT1Y1V2另作冥 ABC 曰曰%争R9 n R10 iTk iTkU4:A3TILS55TiLSOiTiLStEU6:Ai_2&TiLStI图2.8开关控制电路（2）经分析，两种方案都能够实现开关控制电路对整个电路图的功能控制，只是 在应用门电路时及在制作结构上稍有不同而已从个人角度来说，觉得两种方案的 开关控制电路没有实质的优劣之分。因此本设计可以选择方案一作为最终的开关 控制电路。2.4尾灯状态电路的设计尾灯状态显示电路也是此设计中的一个重要环节，它可以从直观上反映此 设计的成功与否。在仿真过程中的电路调试环节中，主要便是通过观察
