汽車尾燈課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　汽車作為一種交通工具，早已經(jīng)深入人們?nèi)粘５纳町?dāng)中，并影響著人們的生活習(xí)慣。汽車尾燈的顯示是汽車上路行駛所必需的；汽車尾燈控制電路也是很常用的工作電路，在日常的生活中有著很廣泛的應(yīng)用。汽車在行駛過程中常有以下四種狀態(tài)：正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、臨時(shí)剎車，每一種狀態(tài)時(shí)尾燈都應(yīng)該有一種顯示方式，以方便后方車輛和行人做出正確的選擇。針

2、對(duì)這四種情況可以設(shè)計(jì)出汽車尾燈的控制電路來(lái)表示這四種狀態(tài)。該控制電路由4個(gè)部分組成，包括555定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、開關(guān)控制電路、譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路。本文詳細(xì)介紹了該控制電路的分析過程、設(shè)計(jì)方案、功能及其仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中采用的電路比較簡(jiǎn)單，以74LS138和555芯片為主，JK觸發(fā)器和邏輯門的組合電路進(jìn)行控制。主要運(yùn)用multisim進(jìn)行仿真。</p>

3、<p><b>　　任務(wù)要求</b></p><p><b>　　1、1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本課程要設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制器，汽車行駛過程中有四種狀態(tài)：正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車。并且燈轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間可調(diào)。</p><p><b>　　1、2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p

4、><p>　　設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。</p><p>　?。?）汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅</p><p>　　（2）汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮</p><p>　?。?）汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮</p><p>　　（4）燈轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間可調(diào)。</p>

5、<p>　　二、總體電路原理及框圖</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　在汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用6個(gè)二極管進(jìn)行模擬）D1 、D2、 D3和D4、D5、D6。根據(jù)汽車運(yùn)行的狀況，指示燈需具有四種不同的狀態(tài)：①汽車正向行駛時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈全滅 ②汽車向右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，右側(cè)的三個(gè)指示燈D1、D2、D3循環(huán)順序

6、點(diǎn)亮 ③汽車向左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，左側(cè)的三個(gè)指示燈D4 、D5、 D6循環(huán)順序點(diǎn)亮 ④汽車臨時(shí)剎車時(shí)，左右兩側(cè)指示燈同時(shí)閃爍。</p><p>　　由于汽車左右轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，各有3個(gè)指示燈要循環(huán)點(diǎn)亮，因此此處需要用一個(gè)三進(jìn)制的計(jì)數(shù)器來(lái)控制譯碼器按循環(huán)順序輸出低電平，以按要求控制共陽(yáng)極的二極管導(dǎo)通。此外，在汽車臨時(shí)剎車時(shí)需要所有尾燈同時(shí)閃爍，所以要提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制所有二 極管導(dǎo)通與阻斷，同時(shí)此時(shí)鐘脈沖還可以給計(jì)數(shù)器芯片

7、提供工作脈沖。</p><p>　　為使汽車尾燈達(dá)到的所要設(shè)計(jì)最終目的，系統(tǒng)電路分為四個(gè)模塊：555定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)器、開關(guān)控制電路、譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路。其中，555定時(shí)器是用來(lái)產(chǎn)生電路所需要的時(shí)鐘脈沖；三進(jìn)制計(jì)數(shù)器是用來(lái)產(chǎn)生00→01→10→00…的循環(huán)，以控制左右尾燈的循環(huán)點(diǎn)亮和熄滅情況；開關(guān)控制電路是用來(lái)控制設(shè)計(jì)電路的汽車運(yùn)行四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)化；譯碼器74LS138芯片數(shù)據(jù)分配器是用來(lái)實(shí)現(xiàn)最后

8、一個(gè)模塊的顯示作用，使得整個(gè)電路按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康捻樌瓿伞?lt;/p><p>　　開關(guān)控制電路通過兩個(gè)開關(guān)來(lái)控制汽車尾燈的四種運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)S1=S0=0時(shí)，汽車正常行駛，開關(guān)控制電路的輸出端G=0、F=1,芯片74LS138不工作，輸出全部為高電平，通過與門（74LS00與非門和74LS04非門）輸出高電平，使共陽(yáng)極的發(fā)光二極管熄滅。當(dāng)S1=0,S0=1時(shí)，汽車右轉(zhuǎn)彎，開關(guān)控制電路的輸出端G=1、F=1, 芯片74LS

9、138開始工作，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出使Y0,Y1,Y2連接的LED循環(huán)點(diǎn)亮。同理，當(dāng)S1=1,S0=0時(shí)，汽車左轉(zhuǎn)彎，開關(guān)控制電路的輸出端G=1、F=1時(shí)，芯片74LS138開始工作，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出使Y4 ,Y5,Y6連接的LED循環(huán)點(diǎn)亮。當(dāng)S1=S0=1時(shí)，汽車緊急剎車，開關(guān)控制電路的輸出端G=0，這時(shí)芯片74LS86不工作，輸出端F為脈沖CP，經(jīng)過與門（74LS00與非門和74LS04非門），使二極管處于閃爍狀態(tài)。</p>

10、<p>　　根據(jù)題意列出尾燈與汽車狀態(tài)對(duì)照表，如表1.1。</p><p>　　表1.1 尾燈和汽車狀態(tài)對(duì)照表</p><p>　　2、2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　2.3 設(shè)計(jì)方案</b></p><p&

11、gt;　　由以上分析結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可得汽車在每種狀態(tài)下，每個(gè)指示燈與給定開關(guān)狀態(tài)、計(jì)數(shù)器狀態(tài)和時(shí)鐘脈沖的關(guān)系，即邏輯功能表如表1.2所示（0表示燈滅，1表示燈亮）。</p><p>　　表1.2 尾燈邏輯功能表</p><p>　　由表1.2知6個(gè)指示燈不計(jì)CP狀態(tài)時(shí)，共有7個(gè)狀態(tài)，所以譯碼器選擇3-8譯碼74LS138較為合適。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可選用74LS163四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器或

12、者兩個(gè)JK觸發(fā)器接成的計(jì)數(shù)器電路。時(shí)鐘脈沖可由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧震蕩電路產(chǎn)生。而開關(guān)狀態(tài)控制電路和顯示驅(qū)動(dòng)電路由多個(gè)與非門、反相器等根據(jù)其他電路的邏輯關(guān)系確定。</p><p>　　三、 單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡(jiǎn)單的SR鎖存器、放電三極管T及反相器G

13、組成。用一塊555定時(shí)器構(gòu)成的多諧震蕩器，設(shè)計(jì)頻率為100Hz，即周期為0.01S的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　R1=28.7K,R2=57.6K,C1=0.1UF,C2=0.01UF。</p><p>　　T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C=0.01S,f=100HZ.以此作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)CP以及臨時(shí)剎車時(shí)顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)。電路圖如圖</p>&l

14、t;p>　　圖2 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　3.2 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　計(jì)數(shù)器芯片可選用兩個(gè)JK觸發(fā)器接成的計(jì)數(shù)器電路。下面對(duì)這種計(jì)數(shù)器進(jìn)行介紹：</p><p>　　JK觸發(fā)器次態(tài)的邏輯表達(dá)式為</p><p>　　Q(n+1)=J（Q）ˊ+(K)ˊQ(n)</p><p>　　則兩個(gè)

15、JK觸發(fā)器按下圖連接，可得到Q0Q1輸出為00、01、10、00……循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)。</p><p>　　圖3 雙JK觸發(fā)器組成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接圖</p><p>　　3.3 開關(guān)狀態(tài)控制電路</p><p>　　由以上分析可得G、F與給定開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的真值表，如表2.2所示。</p><p>　　表2.2 使能端與開關(guān)狀態(tài)真值表<

16、/p><p>　　由真值表可得G和F的邏輯表達(dá)式</p><p><b>　　G=⊕</b></p><p><b>　　F=+CP</b></p><p>　　為實(shí)現(xiàn)上述表達(dá)式所述的功能，設(shè)計(jì)了如下邏輯電路。</p><p>　　當(dāng)S0=S1=0,通過異或門輸出的信號(hào)G=0，譯

17、碼器不工作；通過與非門、或非門和非門輸出的信號(hào)F=1，二極管陽(yáng)極為高電平，不亮。當(dāng)兩開關(guān)狀態(tài)不同，G=1，譯碼器工作，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)可在譯碼器輸出端輸出循環(huán)低電平信號(hào)；此時(shí)F=1,二極管循環(huán)閃亮。當(dāng)S0=S1=1,通過異或門輸出的信號(hào)G=0，譯碼器不工作；通過與非門、或非門和非門輸出的信號(hào)F=CP，二極管陽(yáng)極為脈沖信號(hào)，閃爍發(fā)光。</p><p>　　異或門用74LS86，或非門用74LS02,與非門用74

18、LS00，非門用74LS04。</p><p>　　圖2.5 開關(guān)控制電路</p><p>　　由邏輯電路圖可得，此圖實(shí)現(xiàn)的邏輯運(yùn)算為</p><p><b>　　G=+=⊕</b></p><p><b>　　F=+CP=+CP</b></p><p>　　3.4 譯碼與

19、顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　譯碼電路由一個(gè)三-八譯碼器74LS138構(gòu)成，功能表與引腳圖如下所示。74LS138的三個(gè)輸入端A、B、C分別接Q0、Q1、S0。其中Q0、Q1是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出端。設(shè)74LS138的使能端、都置零。為控制譯碼器的唯一端口，當(dāng)=0時(shí)，譯碼器輸出全為高電平，=1時(shí)按A、B、C依次輸出低電平。另設(shè)驅(qū)動(dòng)電路的使能端為F，高電平有效，F(xiàn)=0時(shí)所有指示燈點(diǎn)亮，F(xiàn)=1時(shí)二極管隨譯碼器輸出依次

20、導(dǎo)通點(diǎn)亮。</p><p>　　當(dāng)S0=S1=0時(shí)，表示正常行駛，此時(shí)=0且F=1，所有指示燈全滅。</p><p>　　當(dāng)S0=1，S1=0，表示右轉(zhuǎn)，此時(shí)F=1且=1，計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1、Q0依次為00、01、10，則74LS138對(duì)應(yīng)的、、依次輸出低電平，D1、D2、D3依次點(diǎn)亮。</p><p>　　當(dāng)S0=0，S1=1，表示左轉(zhuǎn)，此時(shí)F=1且=1，計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q

21、1、Q0依次為00、01、10，則74LS138對(duì)應(yīng)的、、依次輸出低電平，D4、D5、D6依次點(diǎn)亮。</p><p>　　當(dāng)S0=S1=1時(shí)，表示臨時(shí)剎車，此時(shí)=0且F=CP，所有指示燈隨CP同時(shí)閃爍。</p><p>　　由此可得譯碼器電路及驅(qū)動(dòng)電路，如圖2.7。圖中驅(qū)動(dòng)電路為6個(gè)與門（74LS00連上74LS04）輸入一端為F，另一端為譯碼器輸出。顯示電路由6個(gè)發(fā)光二極管共陽(yáng)極構(gòu)成 當(dāng)

22、每個(gè)二極管陰極接收到低電平信號(hào)時(shí)導(dǎo)通點(diǎn)亮。</p><p>　　圖2.7 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　3、5總體電路的仿真</p><p>　?。?）正常行駛狀態(tài)仿真圖</p><p>　?。?）右轉(zhuǎn)向狀態(tài)仿真圖</p><p>　?。?）左轉(zhuǎn)向狀態(tài)仿真圖</p><p>　?。?

23、）剎車狀態(tài)的仿真圖</p><p>　　四、系統(tǒng)安裝、調(diào)試、完善與改進(jìn)</p><p><b>　　4、1安裝與調(diào)試</b></p><p>　　領(lǐng)取元器件、電路板、電線、工具。在安裝前先對(duì)電線、元器件、電路板進(jìn)行檢測(cè)。看有無(wú)壞的。檢測(cè)完畢后開始在電路板上放置元器件。元器件的放置盡量按照原理圖的方位排列。然后再開始接線。接線必須要固定好，不然電

24、線會(huì)彈出。</p><p>　　接好線后。按任務(wù)開始運(yùn)行電路，首先S1S0都閉合。燈不亮。打開S0，給脈沖L1L2L3循環(huán)點(diǎn)亮，閉合S0,打開S1，給脈沖R1R2R3循環(huán)電亮，最后再打開S0，指示燈隨脈沖閃爍。若任務(wù)都完成說(shuō)明電路正確。</p><p>　　4、2故障分析與電路改進(jìn)</p><p>　　當(dāng)我們接好電路后。接通電源，斷開s1s0指示燈隨脈沖閃爍，閉合s

25、1，給脈沖。L1L2L3沒有循環(huán)點(diǎn)亮，而是一直都亮著。閉合s0也一樣，開始以為是計(jì)數(shù)器沒有工作或者是譯碼器沒工作，后來(lái)對(duì)計(jì)數(shù)器和譯碼器74138進(jìn)行檢測(cè)都沒有問題，為此我們又重新檢查電線，檢查插板，到最后才發(fā)現(xiàn)是我們把二極管的正負(fù)極連接錯(cuò)了，改正了錯(cuò)誤，同時(shí)把壞的元件和壞的電線全部換掉，這時(shí)任務(wù)按要求達(dá)到。</p><p><b>　　五總結(jié)體會(huì)</b></p><p&g

26、t;　　一周的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，總的來(lái)說(shuō)我收獲很多。這個(gè)設(shè)計(jì)題目要求是比較簡(jiǎn)單的，但是我的設(shè)計(jì)過程并不是一帆風(fēng)順的。</p><p>　　從分析任務(wù)書、查找資料、比較確定設(shè)計(jì)方案，再到局部電路的設(shè)計(jì)，再到總電路圖的連接、仿真，現(xiàn)在終于完成了對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的說(shuō)明及結(jié)論的分析。在設(shè)計(jì)過程中，我在不斷地學(xué)習(xí)、不斷地反思。 </p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，使課本知識(shí)得到鞏固和加強(qiáng)。由于課本上的知

27、識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，對(duì)于課本上老是弄不懂的問題，迎刃而解。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件印象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真

28、理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)－數(shù)字部分（第五版）.高等教育出版社,2006.</p><p>　　（2）高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，2002.</p><p>　?。?

29、）彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).高等教育出版社，2006</p><p>　?。?）陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)－電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、仿真.高等教育出版社，2002.</p><p>　?。?） 黃智偉主編.基于Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析.北京 ：電子工業(yè)出版社 ，2010</p><p><b>　　附錄</b></p&

30、gt;<p><b>　　設(shè)計(jì)所用的器件清單</b></p><p>　　2、555定時(shí)器時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路的仿真結(jié)果</p><p>　　3、計(jì)數(shù)器電路的仿真波形</p><p><b>　　4、右轉(zhuǎn)向時(shí)</b></p><p><b>　　右尾燈</b><

31、;/p><p><b>　　左尾燈</b></p><p><b>　　5、左轉(zhuǎn)時(shí)</b></p><p><b>　　左尾燈</b></p><p><b>　　右尾燈</b></p><p><b>　　6、剎車時(shí)<