汽車尾燈課程設計

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町斨?，并影響著人們的生活習慣。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、臨時剎車，每一種狀態(tài)時尾燈都應該有一種顯示方式，以方便后方車輛和行人做出正確的選擇。針

2、對這四種情況可以設計出汽車尾燈的控制電路來表示這四種狀態(tài)。該控制電路由4個部分組成，包括555定時器產(chǎn)生時鐘脈沖電路、三進制計數(shù)器、開關控制電路、譯碼與顯示驅(qū)動電路。本文詳細介紹了該控制電路的分析過程、設計方案、功能及其仿真實驗的結(jié)果。</p><p>　　在本次設計中采用的電路比較簡單，以74LS138和555芯片為主，JK觸發(fā)器和邏輯門的組合電路進行控制。主要運用multisim進行仿真。</p>

3、<p><b>　　任務要求</b></p><p><b>　　1、1設計目的</b></p><p>　　本課程要設計一個汽車尾燈控制器，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)換間隔時間可調(diào)。</p><p><b>　　1、2設計任務</b></p

4、><p>　　設汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。</p><p>　?。?）汽車正常運行時指示燈全滅</p><p>　?。?）汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點亮</p><p>　　（3）汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮</p><p>　?。?）燈轉(zhuǎn)換間隔時間可調(diào)。</p>

5、<p>　　二、總體電路原理及框圖</p><p><b>　　2.1 設計思路</b></p><p>　　在汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用6個二極管進行模擬）D1 、D2、 D3和D4、D5、D6。根據(jù)汽車運行的狀況，指示燈需具有四種不同的狀態(tài)：①汽車正向行駛時，左右兩側(cè)的指示燈全滅 ②汽車向右轉(zhuǎn)彎行駛時，右側(cè)的三個指示燈D1、D2、D3循環(huán)順序

6、點亮 ③汽車向左轉(zhuǎn)彎行駛時，左側(cè)的三個指示燈D4 、D5、 D6循環(huán)順序點亮 ④汽車臨時剎車時，左右兩側(cè)指示燈同時閃爍。</p><p>　　由于汽車左右轉(zhuǎn)彎的時候，各有3個指示燈要循環(huán)點亮，因此此處需要用一個三進制的計數(shù)器來控制譯碼器按循環(huán)順序輸出低電平，以按要求控制共陽極的二極管導通。此外，在汽車臨時剎車時需要所有尾燈同時閃爍，所以要提供一個時鐘脈沖控制所有二 極管導通與阻斷，同時此時鐘脈沖還可以給計數(shù)器芯片

7、提供工作脈沖。</p><p>　　為使汽車尾燈達到的所要設計最終目的，系統(tǒng)電路分為四個模塊：555定時器產(chǎn)生時鐘脈沖電路、三進制計數(shù)器、開關控制電路、譯碼與顯示驅(qū)動電路。其中，555定時器是用來產(chǎn)生電路所需要的時鐘脈沖；三進制計數(shù)器是用來產(chǎn)生00→01→10→00…的循環(huán)，以控制左右尾燈的循環(huán)點亮和熄滅情況；開關控制電路是用來控制設計電路的汽車運行四種狀態(tài)的轉(zhuǎn)化；譯碼器74LS138芯片數(shù)據(jù)分配器是用來實現(xiàn)最后

8、一個模塊的顯示作用，使得整個電路按照實驗目的順利完成。</p><p>　　開關控制電路通過兩個開關來控制汽車尾燈的四種運行狀態(tài)。當S1=S0=0時，汽車正常行駛，開關控制電路的輸出端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，使共陽極的發(fā)光二極管熄滅。當S1=0,S0=1時，汽車右轉(zhuǎn)彎，開關控制電路的輸出端G=1、F=1, 芯片74LS

9、138開始工作，三進制計數(shù)器輸出使Y0,Y1,Y2連接的LED循環(huán)點亮。同理，當S1=1,S0=0時，汽車左轉(zhuǎn)彎，開關控制電路的輸出端G=1、F=1時，芯片74LS138開始工作，三進制計數(shù)器輸出使Y4 ,Y5,Y6連接的LED循環(huán)點亮。當S1=S0=1時，汽車緊急剎車，開關控制電路的輸出端G=0，這時芯片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)對照表，如表1.1。</p><p>　　表1.1 尾燈和汽車狀態(tài)對照表</p><p>　　2、2系統(tǒng)的結(jié)構框圖</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　2.3 設計方案</b></p><p&

11、gt;　　由以上分析結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構框圖可得汽車在每種狀態(tài)下，每個指示燈與給定開關狀態(tài)、計數(shù)器狀態(tài)和時鐘脈沖的關系，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個指示燈不計CP狀態(tài)時，共有7個狀態(tài)，所以譯碼器選擇3-8譯碼74LS138較為合適。三進制計數(shù)器可選用74LS163四位二進制同步計數(shù)器或

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

13、組成。用一塊555定時器構成的多諧震蕩器，設計頻率為100Hz，即周期為0.01S的時鐘信號發(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.以此作為計數(shù)器的時鐘信號CP以及臨時剎車時顯示驅(qū)動電路的輸入信號。電路圖如圖</p>&l

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

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)計數(shù)信號。</p><p>　　圖3 雙JK觸發(fā)器組成的三進制計數(shù)器連接圖</p><p>　　3.3 開關狀態(tài)控制電路</p><p>　　由以上分析可得G、F與給定開關狀態(tài)對應的真值表，如表2.2所示。</p><p>　　表2.2 使能端與開關狀態(tài)真值表<

16、/p><p>　　由真值表可得G和F的邏輯表達式</p><p><b>　　G=⊕</b></p><p><b>　　F=+CP</b></p><p>　　為實現(xiàn)上述表達式所述的功能，設計了如下邏輯電路。</p><p>　　當S0=S1=0,通過異或門輸出的信號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F=1，二極管陽極為高電平，不亮。當兩開關狀態(tài)不同，G=1，譯碼器工作，三進制計數(shù)器輸出信號可在譯碼器輸出端輸出循環(huán)低電平信號；此時F=1,二極管循環(huán)閃亮。當S0=S1=1,通過異或門輸出的信號G=0，譯碼器不工作；通過與非門、或非門和非門輸出的信號F=CP，二極管陽極為脈沖信號，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 開關控制電路</p><p>　　由邏輯電路圖可得，此圖實現(xiàn)的邏輯運算為</p><p><b>　　G=+=⊕</b></p><p><b>　　F=+CP=+CP</b></p><p>　　3.4 譯碼與

19、顯示驅(qū)動電路</p><p>　　譯碼電路由一個三-八譯碼器74LS138構成，功能表與引腳圖如下所示。74LS138的三個輸入端A、B、C分別接Q0、Q1、S0。其中Q0、Q1是三進制計數(shù)器輸出端。設74LS138的使能端、都置零。為控制譯碼器的唯一端口，當=0時，譯碼器輸出全為高電平，=1時按A、B、C依次輸出低電平。另設驅(qū)動電路的使能端為F，高電平有效，F(xiàn)=0時所有指示燈點亮，F(xiàn)=1時二極管隨譯碼器輸出依次

20、導通點亮。</p><p>　　當S0=S1=0時，表示正常行駛，此時=0且F=1，所有指示燈全滅。</p><p>　　當S0=1，S1=0，表示右轉(zhuǎn)，此時F=1且=1，計數(shù)器狀態(tài)Q1、Q0依次為00、01、10，則74LS138對應的、、依次輸出低電平，D1、D2、D3依次點亮。</p><p>　　當S0=0，S1=1，表示左轉(zhuǎn)，此時F=1且=1，計數(shù)器狀態(tài)Q

21、1、Q0依次為00、01、10，則74LS138對應的、、依次輸出低電平，D4、D5、D6依次點亮。</p><p>　　當S0=S1=1時，表示臨時剎車，此時=0且F=CP，所有指示燈隨CP同時閃爍。</p><p>　　由此可得譯碼器電路及驅(qū)動電路，如圖2.7。圖中驅(qū)動電路為6個與門（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個發(fā)光二極管共陽極構成 當

22、每個二極管陰極接收到低電平信號時導通點亮。</p><p>　　圖2.7 譯碼與顯示驅(qū)動電路</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>　　（2）右轉(zhuǎn)向狀態(tài)仿真圖</p><p>　?。?）左轉(zhuǎn)向狀態(tài)仿真圖</p><p>　　（4

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</p><p><b>　　4、1安裝與調(diào)試</b></p><p>　　領取元器件、電路板、電線、工具。在安裝前先對電線、元器件、電路板進行檢測。看有無壞的。檢測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、線會彈出。</p><p>　　接好線后。按任務開始運行電路，首先S1S0都閉合。燈不亮。打開S0，給脈沖L1L2L3循環(huán)點亮，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。若任務都完成說明電路正確。</p><p>　　4、2故障分析與電路改進</p><p>　　當我們接好電路后。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)點亮，而是一直都亮著。閉合s0也一樣，開始以為是計數(shù)器沒有工作或者是譯碼器沒工作，后來對計數(shù)器和譯碼器74138進行檢測都沒有問題，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極連接錯了，改正了錯誤，同時把壞的元件和壞的電線全部換掉，這時任務按要求達到。</p><p><b>　　五總結(jié)體會</b></p><p&g

26、t;　　一周的課程設計就要結(jié)束了，總的來說我收獲很多。這個設計題目要求是比較簡單的，但是我的設計過程并不是一帆風順的。</p><p>　　從分析任務書、查找資料、比較確定設計方案，再到局部電路的設計，再到總電路圖的連接、仿真，現(xiàn)在終于完成了對整個設計的說明及結(jié)論的分析。在設計過程中，我在不斷地學習、不斷地反思。 </p><p>　　通過課程設計，使課本知識得到鞏固和加強。由于課本上的知

27、識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。</p><p>　　通過課程設計，對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，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件印象深刻。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真

28、理的唯一標準。所以這個期末的課程設計對我們的作用是非常大的。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　（1）康華光.電子技術基礎－數(shù)字部分（第五版）.高等教育出版社,2006.</p><p>　　（2）高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計.電子工業(yè)出版社，2002.</p><p>　?。?

29、）彭介華.電子技術課程設計指導.高等教育出版社，2006</p><p>　?。?）陳大欽.電子技術基礎實驗－電子電路實驗、設計、仿真.高等教育出版社，2002.</p><p>　?。?） 黃智偉主編.基于Multisim的電子電路計算機仿真設計與分析.北京 ：電子工業(yè)出版社 ，2010</p><p><b>　　附錄</b></p&

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

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