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1、目录摘要11方案论证与设计12单元模块电路设计52.1时钟脉冲产生电路52.2序列信号发生器52.3汽车尾灯控制电路62.4控制电路原理总图73仿真结果及分析83.1多谐振荡器的输出频率及波形仿真83.2寄存器并行输出端的波形仿真94心得体会10摘要本次课设要求设计一个汽车尾灯的控制电路，用于反映汽车在运行时的状态。汽车尾 部左右两侧各有 3 个指示灯，当接通左转、右转、刹车和正常行驶时，指示灯按照指定要 求闪烁。对汽车的四种状态，分别用 0,1 对其进行二进制编码，正常行驶，向右转弯，向 左转弯，紧急刹车分别对应00,01,10,11,故可以用两个开关S ,S作为汽车运行信号的输入, 01
2、控制清零端来控制寄存器；由计数器和数据选择器产生序列信号，送给寄存器的串行输入 端完成循环左右移动；由 555 定时器产生时钟脉冲，经二分频后送给寄存器完成灯的闪烁。 关键字 ：计数器；移位寄存器；序列信号发生器；多谐振荡器1 方案论证与设计方案一：利用计数器，移位寄存器及 555 定时器 汽车有四种运行状态，正常行驶，向右转弯，向左转弯，紧急刹车，分别用 0,1 对其进行 二进制编码，四种状态分别对应00,01,10,11,故可以用两个开关S ,S作为汽车运行信号的01输 入 。 左 右 尾 灯 的 循 环 顺 序 点 亮 ， 以 右 尾 灯 为 例 ， 三 个 灯 的 状 态 由 000
3、-100 -010 -001 -000循环变化，那么可以利用双向移位寄存器对序列信号“100100”右移完成右尾灯的循环点亮。当汽车刹车时，开关S = S = 0，移位寄存器由01 串行输入改为并行输入，并行输入端为时钟脉冲经过二分频后的信号；序列信号可由计数 器和数据选择器产生，时钟脉冲由 555 构成的多谐振荡器产生。汽车的工作状态如下表所 示（“1”表示灯亮，“0”表示灯灭）：表 1-1S1S0运行 状态左尾灯右尾灯LLL1 2 3RRR12300正常 行驶00000001向右 转弯000000 T100 T 010 T 001T 00010向左 转弯000 T 001T 010 T10
4、0 T 00000011紧急 刹车000 T111T 000000 T111T 000电路的工作原理框图如下图所示：电路的工作原理如下图 1-2 所示：盟：-1k-?TH：T=；U6.TE： ：g .口uF .555=Te：:：tC110jFR1IK；T：rr=-.LOAD MR.7+LS161TExiT：-3=TE：7T=-7 4JUU7. JKF.F .sra-SW1.5VFPT.=TET=-7+LB19+U4: TE：-：T=-图 1-2 方案一原理图方案二：利用JK触发器或D触发器构成三进制计数器，完成00,01,10三种状态的循环，然后再通过逻辑电路将其转换成所需的001,010,1
5、00三种左转或右转的信号；原理如下：设：计数器输出的两位信号从高位到低位分别是QQ，输出的信号为ZYX；10X二QQ，Y = QQ，Z = QQ ，输出信号ZYX便可产生右转或左转信号；1 0 1 0 1 0设74LS10的输出为F，74LS86的输出为G,设译码与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，G与译码器74LS138的使能输入端E1相连接，F与显示驱动电路中与非门的 一个输入端（作为显示驱动电路的使能端）相连接。通过两个开关来控制译码器与显示驱动电路的使能端来控制汽车尾灯的四种运行状 态。汽车的工作状态如下表 1-2 所示：表 1-2 汽车的状态控制表模式控制时钟脉冲CP使能控制信号电
6、路工作状态SW1SW2GF00!01汽车正向行驶（译码器不工作，输 出端均为高电平，经过与非门，非 门，输出高电平，LED灯全部熄灭）01!11汽车右转弯行驶（译码器工作，显 示驱动电路的与非门取决于译码器 的输出端，右侧尾灯顺序循环点亮）10!11汽车左转弯行驶（译码器工作，显 示驱动电路的与非门取决于译码器 的输出端，左侧尾灯顺序循环点亮）11!0!汽车临时刹车（译码器不工作，输 出均为高电平，时钟脉冲信号通过 与非门到反相器，使两侧的灯同时 闪烁）表 1-2 汽车的工作状态方案二原理图如下所示：U1:A7 4.L8T3IU5:ASWI - 卩丁丘：:g .SW2uTE：P、U7:A7+L
7、EITlU6：B汀EEij7+LJB1D=tL：-uTF;E、图 1-2 方案二原理图 方案三：利用 51 单片机实现功能通过AT89S51单片机实现对LED的控制简单易行，而且稳定性很高。可以很容易的 控制LED的闪烁方式，通过独立按键来模拟左右转及刹车，并给单片机产生外部中断。故 此电路可以使用单片机来实现。电路以51单片机为核心，外围电路包括有六个LED指示灯，指示左转或右转，当P0 口输出为高电平时， LED 发光。外加开关来模拟左转，右转及刹车，开关一端接 P1 口， 另一端接的是地，程序中可以先把P1 口置高，当检测到P1 口的那个端被拉低则说明有按 键被按下，则会执行相应的动作。
8、右侧电电阻为P0 口的上拉电阻，大小为4.7k。蜂鸣器 部分通过一个PNP三极管驱动buzzer，当beep 口输入为高电平时，buzzer蜂鸣器发出响 声，当beep 口输入为低电平是，buzzer蜂鸣器不响。方案一思路简单，利用中小规模集成的芯片计数器与数据选择器便可完成序列信号产 生，不需经过逻辑电路的运算，另外，开关直接控制四种运行状态，未经过译码器的转换； 方案二构成三进制计数器连线比较复杂，电路可能不太稳定，但成本低；方案三思路最简 单，未利用很多的数电知识，不能起到本次课设的作用。综上：选择方案一。脚输出脉冲信号。图 2-1 时钟脉冲产生电路2 单元模块电路设计2.1 时钟脉冲产
9、生电路电路原理图如下图 2-1所示：由 555 定时器及外围电路构成的多谐振荡器，最终由3R 二 1 K, R 二 3 6 K , C 二 1 (U1 2 22.2 序列信号发生器图 2-2 序列信号“100100 ”发生器由 74LS161 和 74LS151 构成的“ 100100 ”序列信号发生器如图 2-2 所示：从 74LS161 功能表中可知，当清零端 CR=0 ，计数器输出 Q3 、Q2 、Q1 、Q0 立即为全 0，为异步复位功能。当CR=1且LD=O时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、 Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3, D2, D1，D0的状
10、态一样，为同步置数功 能。而只有当 CR=LD=EP=ET=1， CP 脉冲上升沿作用后，计数器计数，合理应用计数器的清零功能和置数功能， 74LS161 可以组成1 6进制以下的任意进制分频器。74LS161的TE、PE、LD接+5V, RD端与Q ,Q的与非相连，当时钟信号输入时，就23为6进制计数器。将74LS161的低3位依次与74LS151 输入端的低 3 位相连，就完成“100100循”环序列信号 的电路。将时钟脉冲二分频后便完成了便完成了车灯闪烁 所需的信号，输给左右移寄存器的并行输入端。二分 频电路如右图所示：由两个移位寄存器74LS194构成，汽车尾灯控制电路如下图所示:2.
11、3 汽车尾灯控制电路因此，可用清零端与左右移动和并行输入来实现车子左转、右转与刹车的功能。当车子刹车时，S = S = 0，两片74LS194清零端接低电平，此时正常行驶功能实现。 01当车子右转时，S = 1,S = 0，U4清零端接低电平，而U5清零端接高电平，U5串行 01功能打开，将74LS151的输出端接到其串行输入端，这样汽车右转功能实现。同理，汽车 左转也可实现。当汽车刹车时，S二S二1，将两片芯片并行输入功能打开，同时将两芯片清零端置高 01电平，再将JK触发器Q端接到两片的8个并行输入端，实现刹车时闪烁功能。2.4 控制电路原理总图综上，由以上单元模块得原理总图，如下图所示：
12、图 2-5 工作原理总图用4位二进制计数器74LS161做出一个6进制计数器，将其输出端的低3位接入到8 选1数据选择器74LS152，产生“100100的序列信号，再将74LS152的输出端连接入到移 位寄存器的串行输入端口，当移位寄存器串行输入时，尾灯依次点亮功能实现。将 JK 触 发器的输出端与74LS194的并行输入端相连，当74LS194并行输入时，6灯闪烁功能实现。通过开关控制74LS194的清零，利用74LS194清零端区分左转或右转时亮灯情况。而 利用移位寄存器串行输入与并行输入间的转换，可以实行刹车是灯的闪烁与转弯时灯的依 次点亮。3 仿真结果及分析3.1 多谐振荡器的输出频
13、率及波形仿真多谐振荡器的输出仿真如图所示， f 50Hz ，占空比接近50%，能够实现电路预期的设计。图 3-1 多谐振荡器输出信号的频率图 3-1-2 多谐振荡器输出端的波形3.2 寄存器并行输出端的波形仿真汽车右转弯时，寄存器U4的输出端Q ,Q ,Q的输出波形，第一条线为Q，第二条线为Q ,0 1 2 0 1第三条线为Q，如下图所示：3图 3-2-1 左右移时寄存器输出端的波形由上图可知：右转弯时输出的高电平向右移（Q tQ ），完成灯右循点亮的功能。左03移时的高电平向左移（Q tQ ），便可看出发光二极管的循环点亮。30图 3-2-2 闪烁时寄存器输出端的波形由上图知：并行输入时的寄
14、存器的输出端是高低电平均匀变化的信号，可以完成发光 管的闪烁功能。4 心得体会本次实物制作最终完全实现了课设要求的功能。设计尾灯控制电路方案繁多，但在最终决定设计方案时，比较了诸多方案的优劣简易 程度，并对其进行了分析，因此也对数电里的基本时序电路和组合逻辑电路的知识进行了 复习与深入理解，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解，提高了我们的逻辑分析能力， 使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的提高。由于本课设比较简单，方法也多种多样，如何在网上筛选方案并在理解其原理的基础 的在改动一些电路，对我也是种挑战与提高；面对不知道的知识，芯片及技术，如何从网 络上或者论坛上找到自己所需的也是一种学习
15、的过程；在查找资料的过程中，认识到了数 电的重要性与不可替代的应用。在解决原理上的问题和遇到不理解的问题时，更多的是自己独立思考，这提到了自己 独立思考的能力；在调试实物的过程中，遇到了问题然后再相互探讨解决，团队合作也是 非常重要的。最后，通过本次课设不仅 巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没 有学到过的知识。通过这次课程设计使我更加懂得了理论与实际的重要性，只有理论知识 是不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己 的实际动手能力和独立思考的能力。参考文献1 吴有宇.数字电子技术基础.北京，清华大学出版社，20092 谢自梅.电子线路设计.武汉：华中科技大
