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1、汽车尾灯控制电路设计第1章设计任务及要求1.1设计任务设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个）， 用开关J1、J2选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。1.2设计要求1、汽车正常运行时尾灯全部熄灭。2、汽车左转弯时左边的三个发光二极管按顺序循环点亮。3、汽车右转弯时右边的三个发光二极管按顺序循环点亮。4、汽车刹车时所有的指示灯随CP脉冲同时闪烁。设计要求具体见表1-1。表1-1汽车尾灯显示状态变化表开关控制运行状态左转弯右转弯J1J2左边尾灯D1 D2 D3右边尾灯D4 D5 D600正常运行灯火灯火01右转弯灯火按D4D5D6顺序循环点亮10左转
2、弯按D1D2D3顺序循环点亮灯火11临时刹车所有尾灯同时闪烁第2章设计方案2.1汽车尾灯设计要求汽车行驶时有正常行驶、左转、右转和刹车四种情况，设汽车尾部左右两侧 各有3个指示灯（用发光二极管模拟）。1. 汽车正常运行时指示灯全灭2. 汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮3. 汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮4. 汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁2.2设计原理及原理框图汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码、显示驱动电 路组成。由于汽车左转或右转时，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。首先，设置两个可控的开关
3、，可产生00、01、10、11四种状态。开关置为00状态时，汽车处于正常行驶状态；开关置为01状态时，汽车处于右转弯的状态；开关置为10状态时，汽车处于左转弯的状态；开关置为11状态时，汽车处于刹车状态。三进制计数器可由J-K触发器构成；译码电路可用译码器74LS138和6个与 非门构成；显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反向器构成。原理图如2-1 所示：开关控制电图2-1原理框图第3章电路设计3.1译码、显示驱动电路译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制 代码的各种状态，按照其原意翻译成对应的输出信号。有一些译码器设有一 个和多个使能控制输入端，又成为片选端，用来控
4、制允许译码或禁止译码。74LS138是一种译码器，由于74LS138有3个输入端、8个输出端，所 以，又称为3线8线译码器。三个输入端CBA共有8种状态组合(000 111 )， 可译出8个输出信号Y0Y7。这种译码器设有三个使能输入端，当 E1与E2 均为0,且E1为1时，译码器处于工作状态，输出低电平。当译码器被禁止 时，输出高电平。当一个选通端E1为高电平，另两个选通端E2和E3为低电平时，可将地址端 A、B、C的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：ABC=110时， 则Y6输出端有效，输出低电平信号。图3-1所示为74LS138的引脚图。图中A、B、C为译码地址输入端
5、；E1、E2、 E3三个端口为选通端；丫。七为译码输出端(低电平有效)。表3-1为3线8译 码器74LS138的功能表。kY03Y1r盘Y2Y374LS138Y4HY512Y613Y7图3-1 74LS138的引脚图表3-1 74LS138的功能表使能端输入输出E3E2/E1ABC/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7XHXXXHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHHHHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLHHLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL表中H表示
6、高电平，L表示低电平。在本次设计中，通过控制3线8线译码 器74LS138的输出端有效（低电平）输出，选择性点亮发光二级管。译码与驱动显示电路采用74LS138、六个与非门和六个反相器组成。74LS138 的三个输入端C、B、A分别接入S0、Q1、Q0,当S1=1, S0=0时，使能端信号A=G=1, 计数器的状态为00、01、10时，译码器对应输出端Y0、Y1、Y2依次为低电平有 5效，经与非门及使得与R3、R4、R5相连的指示灯d1d2d3按顺序循环点亮，示意汽 车左转弯。同理当S1=0，S0=0的时候指示灯d4d5d6按顺序循环点亮，示意汽车 右转弯。当G=0,A=1时，74LS138的
7、输出端全为1，为高电平，此时指示灯全灭， 示意汽车正常行驶。而当G=0,A=CP时，所有指示灯将随CP的频率循环闪烁，示 意汽车紧急刹车。其译码显示驱动电路图如图3-2所示:5VU21A. :74LSQ0D： : : 74LSQ4D：:U9A LED1 R1LSOW 四口 一CCr. . . .U25AI- w -: :2g70 G Maa2 %.:如:34 .U23AU13A.U20A74LSQ0D： : : 74LSQ4D： ： : 20QJ:U14A. mLED6- p6 Mm； ;:2Qffl :图3-2译码、显示驱动电路图3.2 J-K触发器JK触发器是数字电路触发器中的一种电路单元
8、。JK触发器具有置0、置1、 保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK触发器的功能最为齐全。在实际应用 中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器。由JK触发器 可以构成D触发器和T触发器。图3-3为JK触发器的逻辑符号。JK触发器的状态方程为：Qn+1 = JQn + KQn这里Qn表示现态，Qn+1表示次态。现态表示时钟脉冲来到之前的触发器的输JCFK出状态，次态表示时钟脉冲来到之后的状态：10-uQc TK触控器6图3-3 JK触发器逻辑符号1、钟控JK触发器的电路如图3-4所示，门G1和G2构成基本RS触发器，门G3 和G4构成触发器引导电路。&3G1G4G2图3-4钟
9、控JK触发器电路图当CP=0使，SD = 1, RD = 1,触发器的状态保持不变。当CP=1时，SD = jQ , RD = KQ，触发器接受输入激励，发生状态转移。根据基本触发器的状态方程Qn+1 = S + RQnRS = 0可以得到当CP=1时Qn+1 = SD + RDQn = JQn + KQn2、主从型JK触发器电路图如图3-5所示。它由两个可控RS触发器串联组成， 分别称为主触发器和从触发器。J和K是信号输入端。时钟CP控制主触发器 和从触发器的翻转。CFCP ：c主触发器c从触发器RD1 A图3-5 MJK触发器当CP=0时，主触发器状态不变，从触发器输出状态与主触发器的输出
10、状态相 同。当CP=1时，输入入K影响主触发器，而从触发器状态不变。当CP从1变成 0时，主触发器的状态传送到从触发器，即主从触发器是在CP下降沿到来时才使 触发器翻转的。下面分四种情况来分析主从型JK触发器的逻辑功能。(1) J=l， K=l设时钟脉冲到来之前(CP=0)触发器的初始状态为0。这时主触发器的R=K， 8Q=0； S=J, Q = 1,时钟脉冲到来后(CP=l)，主触发器翻转成1态。当CP从1下 跳为0时，主触发器状态不变，从触发器的R=0，S=1，它也翻转成1态。反之， 设触发器的初始状态为1。可以同样分析，主、从触发器都翻转成0态。可见， JK触发器在J=1，K=1的情况下
11、，来一个时钟脉冲就翻转一次，即Q3 = Q，具有 计数功能。(2) J=0， K=0设触发器的初始状态为0，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它的状态 保持不变。当CP下跳时，由于从触发器的R=1，S=0，它的输出为0态，即触发 器保持0态不变。如果初始状态为1，触发器亦保持1态不变。(3) J=1， K=0设触发器的初始状态为0。当CP=l时，由于主触发器的R=0，S=1，它翻转成 1态。当CP下跳时，由于从触发器的R=0，S=1。也翻转成1态。如果触发器的初 始状态为1，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在CP从 1下跳为0时，由于从触发器的R=0，S=
12、1，也保持1态。(4) J=0， K=1设触发器的初始状态为1态。当CP=1时，由于主触发器的R=1，S=0，它翻 转成0态。当CP下跳时，从触发器也翻转成0态。如果触发器的初始状态为0态， 当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在CP从1下跳为0时， 由于从触发器的R=1，S=0，也保持0态。要实现三进制计数，其状态图如表3-2所示：表3-2三进制计数器的状态表现态Qn次态Qn+1Q1Q0Q1Q0000101101000根据JK触发器的状态激励方程Qn+1 = JQn + KQn可得出：J=Q0nK=Q1n三进制计数器可由两个JK触发器连接实现。其电路图如3-6所示：图
13、3-6 JK触发器构成的三进制计数器电路图3.3开关控制器件及电路3.3.1 与非门 74LS00与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与运算输入要 求有两个，如果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘 积。如1和1（两端都有信号），则输出为1； 1和0，则输出为0； 0和0，则输 出为0。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对此与运算结果进 行非运算的结果。如图3-7和图3-8为与非门两种逻辑符号表示。在图3-7和图3-8中，A、B为输入端，C为输出端。CE图3-7与非门逻辑符号1=1 C图3-8与非门逻辑符号2与非门的状态方程为：C AB。其真值表如表3-3所示:表3-3与非门真值表ABC001011101110由与非门真值表3-3可得：输入有0则输出1，输入全为1才输出0。3.3.2 异或门 74LS136异或门（Exclusive-OR gate，简称 X
