課程設(shè)計(jì)---汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)、要求 </p><p>　　用6只小燈泡模擬6只汽車(chē)尾燈，左側(cè)3只，右側(cè)3只。用4個(gè)開(kāi)關(guān)分別模擬腳踏制動(dòng)器，停車(chē)信號(hào)，左轉(zhuǎn)彎控制和右轉(zhuǎn)彎控制。</p><p>　　汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)，該側(cè)的3只尾燈按下列狀態(tài)周期性的亮與暗。000?100?110?111?000?……</p><p>　　在無(wú)制動(dòng)時(shí)，如果駕駛員不慎將兩個(gè)轉(zhuǎn)向開(kāi)

2、關(guān)都接通，則兩側(cè)的尾燈都作同樣的周期性亮暗變化。</p><p>　　在制動(dòng)時(shí)，若轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)未合上（或錯(cuò)誤的將兩個(gè)轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)都合上），所有的6只尾燈均亮。</p><p>　　停車(chē)時(shí)，6只尾燈按脈沖頻率閃亮。用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)。 </p><p>　　二、設(shè)計(jì)總體思路、基本原理和框圖</p><p><b>　　1.總設(shè)計(jì)思路&

3、lt;/b></p><p>　　為達(dá)到設(shè)計(jì)要求汽車(chē)尾燈控制電路應(yīng)包括時(shí)鐘脈沖電路，四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路，尾燈顯示電路和開(kāi)關(guān)控制電路。</p><p>　　脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路提供脈沖信號(hào)給計(jì)數(shù)器和尾燈。</p><p>　　當(dāng)汽車(chē)完成左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)功能時(shí)，要求尾燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)點(diǎn)亮，所以需要一個(gè)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成四進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，然后再通

4、過(guò)開(kāi)關(guān)的選擇，完成汽車(chē)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)尾燈的點(diǎn)亮。</p><p>　　汽車(chē)需要達(dá)到左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、制動(dòng)和停車(chē)四種狀態(tài)，所以需要四個(gè)開(kāi)關(guān)分別控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的選擇從而達(dá)到幾種功能的選擇。</p><p>　　顯示電路需要六個(gè)指示燈，還包括一些門(mén)電路，通過(guò)開(kāi)關(guān)的選擇達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的狀態(tài)。</p><p><b>　　2.電路的基本原理</b></p&g

5、t;<p>　　首先通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1HZ的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給兩個(gè)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器以及開(kāi)關(guān)控制電路中三輸入或門(mén)的輸入信號(hào)。</p><p>　　其次用兩個(gè)160計(jì)數(shù)器改成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用于產(chǎn)生00、01、10、11的循環(huán)信號(hào)，次信號(hào)提供左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)該側(cè)的三個(gè)指示燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)。</p><p&g

6、t;　　計(jì)數(shù)器為00狀態(tài)時(shí)，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為000；</p><p>　　計(jì)數(shù)器為01狀態(tài)時(shí)，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為100；</p><p>　　計(jì)數(shù)器為10狀態(tài)時(shí)，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為110；</p><p>　　計(jì)數(shù)器為11狀態(tài)時(shí)，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為111。</p><p>　　用四個(gè)開(kāi)關(guān)T、Z、R、L四個(gè)開(kāi)關(guān)分別控制汽車(chē)停車(chē)、制動(dòng)、右轉(zhuǎn)、左

7、轉(zhuǎn)四個(gè)狀態(tài)。汽車(chē)狀態(tài)與尾燈顯示如下表所示：</p><p>　?。ㄗⅲ篢ZRL分別表示停車(chē)開(kāi)關(guān)、制動(dòng)開(kāi)關(guān)、右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，R和L為左右轉(zhuǎn)尾燈）</p><p><b>　　3.電路的基本框圖</b></p><p>　　電路的基本框圖如下：</p><p>　　三 各部單元電路的設(shè)計(jì)</p><

8、p>　　（1） 脈沖電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　這部分電路主要是產(chǎn)生脈沖讓指示燈能閃爍，從而使人們能夠分辨出汽車(chē)的行駛狀態(tài)，所以汽車(chē)的尾燈在閃爍的時(shí)候不能超過(guò)一定的頻率，但頻率也不能太小，同時(shí)又能夠讓電路正常工作。所以可以設(shè)計(jì)一個(gè)可以產(chǎn)生1HZ頻率的555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，占空比約為2/3。計(jì)算如下：</p><p><b>　　高電平時(shí)間：</b>&

9、lt;/p><p><b>　　低電平時(shí)間：</b></p><p><b>　　占空比：</b></p><p><b>　　產(chǎn)生的頻率：</b></p><p>　　若取C=，可得，。電路圖如下：</p><p>　　圖3-1-1脈沖電路</p&g

10、t;<p>　?。?）計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　此電路是用74HC160來(lái)完成四進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能。采用置數(shù)法將十進(jìn)制的160計(jì)數(shù)器改成四進(jìn)制，完成00→01→10→11的循環(huán)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器160的引腳圖和功能表如下：</p><p>　　圖3-2-1 計(jì)數(shù)器74LS160的引腳圖</p><p>　　圖3-2-2 計(jì)數(shù)器74LS160的功能表&l

11、t;/p><p>　　四進(jìn)制計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)圖如下：</p><p>　　圖3-2-3 計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　（3）開(kāi)關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，開(kāi)關(guān)與尾燈的狀態(tài)關(guān)系如表3-3-1所示。</p><p><b>　　表3-3-1</b></p><

12、p>　　左轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)L和右轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)R直接接入計(jì)數(shù)器的ENP端，達(dá)到控制計(jì)數(shù)器的工作與否，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的控制。脈沖信號(hào)通過(guò)停車(chē)開(kāi)關(guān)T直接接入顯示電路，達(dá)到停車(chē)時(shí)尾燈按脈沖頻率閃的結(jié)果。</p><p>　　由上表可以看出，當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)的同時(shí)左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，汽車(chē)尾燈的點(diǎn)亮隨轉(zhuǎn)彎時(shí)的狀態(tài)，即當(dāng)開(kāi)關(guān)R和L中任意一個(gè)閉合時(shí)，制動(dòng)開(kāi)關(guān)Z失效，所以開(kāi)關(guān)R和L要接入一個(gè)同或門(mén)，其輸出再與開(kāi)關(guān)Z的輸出通過(guò)一個(gè)與門(mén)，從而達(dá)到上述效果。

13、</p><p>　　開(kāi)關(guān)T的優(yōu)先級(jí)別最高，當(dāng)T閉合，開(kāi)關(guān)R、Z、L都失效。所以開(kāi)關(guān)T后應(yīng)該接一個(gè)反向器，其輸出輸入到計(jì)數(shù)器的清零端，致使一旦T閉合即T=1時(shí)，計(jì)數(shù)器的清零端CLR=1，因此計(jì)數(shù)器停止工作，達(dá)到使開(kāi)關(guān)R和L失效。開(kāi)關(guān)T后反向器的輸入同時(shí)接到上述與門(mén)，即T=1時(shí)，T'=0，此時(shí)連接T'、R和L同或輸出端、制動(dòng)開(kāi)關(guān)Z的或門(mén)輸出狀態(tài)為0，此時(shí)即當(dāng)停車(chē)開(kāi)關(guān)T閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)R、L、Z都失效，脈

14、沖信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)T送入汽車(chē)尾燈，即汽車(chē)尾燈按脈沖頻率閃爍。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-3-2 開(kāi)關(guān)電路圖</p><p>　?。?）尾燈顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　汽車(chē)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)時(shí)尾燈顯示電路是對(duì)稱(chēng)的，以右轉(zhuǎn)時(shí)為例說(shuō)明。當(dāng)汽車(chē)右轉(zhuǎn)時(shí)，四進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)與尾燈的狀態(tài)如表3-4-1所示:</p

15、><p><b>　　表3-4-1</b></p><p>　　由上表可以寫(xiě)出以下表達(dá)式：</p><p>　　為了配合開(kāi)關(guān)的控制，在尾燈前面加上了三個(gè)或門(mén)，所以尾燈顯示電路如下： </p><p>　　圖3-4-2 尾燈顯示電路</p><p><b>　　四 總電路設(shè)計(jì)</b&g

16、t;</p><p><b>　　總原理圖如圖所示：</b></p><p>　　圖4-1 總原理圖 </p><p>　　五、Multisim 仿真分析</p><p><b>　　（1）汽車(chē)正常運(yùn)行</b></p><p>　　當(dāng)

17、開(kāi)關(guān)TZRL=0000時(shí)，汽車(chē)正常運(yùn)行，其仿真圖如圖4-1的總原理圖，尾燈都未點(diǎn)亮。</p><p><b>　?。?）汽車(chē)左轉(zhuǎn) </b></p><p>　　當(dāng)開(kāi)關(guān)TZRL+0001時(shí)，汽車(chē)為左轉(zhuǎn)，其左側(cè)尾燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)點(diǎn)亮，下圖的仿真結(jié)果是100狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）汽車(chē)右

18、轉(zhuǎn)</b></p><p>　　當(dāng)開(kāi)關(guān)TZRL=0010時(shí)，其右側(cè)尾燈按000→100→110→111→000的順序循 環(huán)點(diǎn)亮，下圖的仿真結(jié)果是110狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）汽車(chē)制動(dòng)時(shí)</b></p><p>　　（5）駕駛員不慎將左右轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)合上（汽車(chē)制動(dòng)）</p><p>　?。?）汽

19、車(chē)制動(dòng)同時(shí)左轉(zhuǎn)</p><p>　　此時(shí)仿真結(jié)果同汽車(chē)左轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)。</p><p>　?。?）汽車(chē)制動(dòng)同時(shí)右轉(zhuǎn)</p><p>　　此時(shí)仿真結(jié)果同汽車(chē)右轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）停車(chē)</b></p><p>　　此時(shí)尾燈按脈沖頻率閃爍，用圖不好表示，圖略。</p>

20、;<p>　　六 安裝調(diào)試 </p><p><b>　?。ㄒ唬?安裝步驟</b></p><p><b>　　安裝步驟如下：</b></p><p>　　1.檢測(cè)導(dǎo)線(xiàn)、芯片、面包板、試驗(yàn)箱的好壞。</p><p>　　2.把原理圖的芯片管腳標(biāo)好，以便接線(xiàn)速度更快，不容易出錯(cuò)。

21、</p><p>　　3.按照原理圖布局，把芯片先布置在面包板上。</p><p>　　4.按照原理圖開(kāi)始接線(xiàn)。</p><p><b>　　調(diào)試步驟如下：</b></p><p><b>　　1.脈沖電路的調(diào)試</b></p><p>　　本次實(shí)際電路直接使用已有的1Hz的

22、頻率，用邏輯試電筆測(cè)脈沖輸出端是否是高低電平交換，并且周期T=1s。</p><p><b>　　2.計(jì)數(shù)電路的調(diào)試</b></p><p>　　按電路圖將計(jì)數(shù)電路接好，加上CLK信號(hào)，觀(guān)察三盞燈亮的順序是否和設(shè)計(jì)的一致。</p><p><b>　　3.控制電路調(diào)試</b></p><p>　　用

23、邏輯試電筆測(cè)量各個(gè)輸出端的電壓，看是否和理論值一致。</p><p>　　（二）故障分析與電路改進(jìn)</p><p><b>　　1.故障分析</b></p><p>　　當(dāng)接好所以的線(xiàn)，開(kāi)始通電時(shí)，發(fā)現(xiàn)指示燈不是按000→100→110→111閃，而是按照000→110→100→111循環(huán)閃亮，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)是計(jì)數(shù)器的Qa與Qb端接反了，所以邏輯

24、狀態(tài)也就不對(duì)了。</p><p><b>　　2.電路改進(jìn)</b></p><p>　　本次電路中出現(xiàn)了三輸入的或門(mén)和同或門(mén)，而在學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)器材中均沒(méi)</p><p>　　有這個(gè)芯片，因此三輸入的或門(mén)要用三輸入的與非門(mén)替代，而或門(mén)和三輸入的與門(mén)組成的開(kāi)關(guān)控制電路要改成異或門(mén)和三輸入的與非門(mén)替代。</p><p>&l

25、t;b>　　七 總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　在大學(xué)我們大多數(shù)接觸的是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在課堂上掌握的僅僅是一些理論知識(shí)。所謂“紙上談兵終覺(jué)淺，覺(jué)知此事要躬行。”我們?nèi)绾伟阉鶎W(xué)到的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)！</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是我們理論聯(lián)系實(shí)際最好的途徑，將書(shū)本上的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的分析解決問(wèn)題中去，是一個(gè)很好的

26、鍛煉的機(jī)會(huì)?？晌易钆抡n程設(shè)計(jì)，每次拿到課題就發(fā)懵，不知道如何著手，總是期待著別人的杰作，然后拿來(lái)借鑒借鑒。正如指導(dǎo)老師布置課題時(shí)所說(shuō)，現(xiàn)在很多大學(xué)生出去找工作都不能勝任那些工作，就是因?yàn)樽约涸诖髮W(xué)沒(méi)學(xué)到什么真本事，所以課程設(shè)計(jì)這兩周的時(shí)間是一個(gè)很好的鍛煉自己的機(jī)會(huì)，一定要獨(dú)立的思考，獨(dú)立的查資料，獨(dú)立的設(shè)計(jì)。的確，現(xiàn)在我們已經(jīng)大三了，很快就要面臨就業(yè)的問(wèn)題，錯(cuò)過(guò)了這樣的機(jī)會(huì)就等于是錯(cuò)過(guò)了一個(gè)提升自己的機(jī)會(huì)，所以我決定認(rèn)真的獨(dú)立的完成這次

27、的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　拿到課題后，我們就分析了汽車(chē)尾燈的顯示狀態(tài)，知道大概包括脈沖電路，計(jì)數(shù)電路，顯示電路和開(kāi)關(guān)電路。我們首先想到的只是汽車(chē)停車(chē)，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，制動(dòng)四個(gè)狀態(tài)，后來(lái)查閱網(wǎng)上的資源，才知道用四個(gè)開(kāi)關(guān)控制這四個(gè)狀態(tài)，但是四個(gè)開(kāi)關(guān)一共有十六個(gè)狀態(tài)，其中有八個(gè)狀態(tài)是一樣的，都表示停車(chē)了，也就是說(shuō)停車(chē)開(kāi)關(guān)的優(yōu)先級(jí)別是最高的，它一作用，其它三個(gè)開(kāi)關(guān)都失效。其次是制動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)合上，控制左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)尾

28、燈的開(kāi)關(guān)也失效。我們自己制作一個(gè)表，把所有的狀態(tài)都一一列舉出來(lái)，就有了清晰的思路，然后就開(kāi)始設(shè)計(jì)。四進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路是最簡(jiǎn)單的，用160改裝就行，脈沖電路用555定時(shí)器也很快就解決了，最難的應(yīng)該屬于開(kāi)關(guān)的控制電路，怎樣才能讓它們達(dá)到設(shè)計(jì)要求？我們苦想了很久也沒(méi)答案，后來(lái)又只好上網(wǎng)搜集資料，看看有沒(méi)有類(lèi)似案例，確實(shí)很有收獲，最終把開(kāi)關(guān)電路也搞定,設(shè)計(jì)就基本完成。當(dāng)時(shí)收獲的不僅僅是一份喜悅，更多的是自信！</p><p&g

29、t;　　接下來(lái)的安裝調(diào)試過(guò)程是考驗(yàn)我們耐心與細(xì)心的了！我們組有六人，選了其中一位同學(xué)的電路進(jìn)行安裝。首先安裝過(guò)程進(jìn)行得比較順利，可是當(dāng)接完所有的線(xiàn)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有得到仿真的結(jié)果，用邏輯試電筆進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)理論上本來(lái)應(yīng)該是高電平的節(jié)點(diǎn)卻出現(xiàn)低電平，應(yīng)該是低電平的地方卻是高電平。后來(lái)又因?yàn)榻M員之間在這個(gè)問(wèn)題上出現(xiàn)點(diǎn)小分歧，最終導(dǎo)致連線(xiàn)失敗，這是這次課程設(shè)計(jì)最大的遺憾?？梢?jiàn)團(tuán)隊(duì)合作精神的有時(shí)就是成敗的關(guān)鍵。</p><p>　

30、　經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)前面的路有了更多的信心，因?yàn)樵谶@個(gè)過(guò)程中，我學(xué)到了不少實(shí)用的東西。我們?cè)趯W(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)還要努力培養(yǎng)自己的動(dòng)手操作能力，對(duì)于通信工程的我們更是如此，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我也看到了自己的差距，今后會(huì)努力提高自己的動(dòng)手操作能力，以求真正領(lǐng)會(huì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)里邊的各種知識(shí)，為將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　八 元器件清單</b></p>&l

31、t;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《新編555集成電路應(yīng)用800例》 陳永甫主編 電子工業(yè)出版社 2000 年；</p><p>　　2.《電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真》 路勇主編 北京交通大學(xué)出版社 2004年。</p><p>　　3.《實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)與制作》 劉修文主編 中國(guó)電力出版社 2005年；&