數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告---汽車尾燈控制電路

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)名稱：</b></p><p><b>　　汽車尾燈控制電路</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)概要</b></p><p>　　(一) 課程設(shè)計(jì)基本要求 </p><p>　　1．通過(guò)查閱手冊(cè)和有關(guān)文獻(xiàn)資料培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決

2、實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　2．通過(guò)實(shí)際電路方案的分析比較、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選取、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路工作的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　3．掌握常用儀器設(shè)備的使用方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，提高動(dòng)手能力。</p><p>　　4. 綜合應(yīng)用課程中學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　5

3、. 培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。</p><p><b>　?。ǘ┛傮w設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　1．要使尾燈點(diǎn)亮，首先由開(kāi)關(guān)控制電路進(jìn)行控制操作，開(kāi)關(guān)電路包括異或門，與非門和直流穩(wěn)壓電源組成，分別控制輸出的高低電平，以達(dá)到控制各芯片工作的目的。</p><p>　　2．將開(kāi)關(guān)輸出的電平輸出到74LS138D芯片中，以達(dá)

4、到控制六個(gè)發(fā)光二極管的目的。</p><p>　　3．將三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的結(jié)果輸出到74LS138D芯片中，以使發(fā)光二極管按要求的順序點(diǎn)亮。</p><p>　　4．將計(jì)數(shù)器和開(kāi)關(guān)電路與信號(hào)發(fā)生器相連，發(fā)出方波，以使各發(fā)光二極管達(dá)到一亮一熄的效果。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介</p><p>　?。ㄒ唬┢囄矡艨刂齐娐吩O(shè)計(jì)原理<

5、;/p><p>　　汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)表1-1</p><p>　　（二）電路設(shè)計(jì)各類圖表</p><p><b>　　總體流程框圖</b></p><p>　　汽車尾燈控制邏輯功能表</p><p>　　其狀態(tài)圖如下圖所示，在初始狀態(tài)時(shí)為00，所以要經(jīng)過(guò)一個(gè)脈沖周期進(jìn)入循環(huán)，而在整個(gè)工作過(guò)程中周

6、期信號(hào)是一直和本電路連接的，不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)外的11狀態(tài)，所以不用擔(dān)心出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說(shuō)從接入電源開(kāi)始電路就是一直處在循環(huán)中的。</p><p>　　圖4.2.1狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖</p><p><b>　?。ㄈ┲饕娐方M成</b></p><p>　　a.三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　可由16進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS1

7、61構(gòu)成，如下圖所示。</p><p><b>　　三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　b. 譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　如圖所示，其顯示驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反相器構(gòu)成；譯碼電路由3-8線譯碼器74LS138和6個(gè)與非門構(gòu)成。74LS138的三個(gè)輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器

8、的輸出端。當(dāng)S1 = 0、S0 = 1,使能信號(hào)A=G=1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時(shí)，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端0Y,1Y,2Y依次為0有效(4Y,5Y,6Y信號(hào)為“1”無(wú)效)，即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點(diǎn)亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而S1=1、S0=0，則74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端4Y、5Y、6Y依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點(diǎn)亮

9、，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0，A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為1，G6~G1的輸出端也全為1，指示燈全滅燈；當(dāng)G=0，A=CP時(shí)，指示燈隨CP的頻率閃爍。</p><p>　　圖 4 譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　c.開(kāi)關(guān)控制電路</b></p><p>　　此部分電路由異或門和與非門組成，電源為5V直流電源，開(kāi)關(guān)兩個(gè)。&l

10、t;/p><p>　　設(shè)74LS138和顯示電路的使能端信號(hào)分別為G和A，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（S1、S0、CP）的真值表，如表3所示。由表3經(jīng)過(guò)整理得邏輯表達(dá)式為</p><p><b>　　邏輯表3</b></p><p>　　由上式得開(kāi)關(guān)控制電路，如圖所示。 </p><p><b>

11、;　　圖5 開(kāi)關(guān)電路</b></p><p><b>　　譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　此電路由74LS138芯片和6個(gè)與非門，6個(gè)反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。</p><p>　　74LS138芯片簡(jiǎn)介：74138為3線-8線譯碼器，，其工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端為高電平，另兩個(gè)選通端為低電平時(shí)，可將地址端的二進(jìn)制

12、編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若外接一個(gè)反向器可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器，若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其真值表：</p><p>　　表2.41 74LS138真值表</p><p><b>　　（四）元件管腳圖</b></p><p><b>　　四、詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</b>

13、</p><p><b>　?。ㄒ唬┓抡婵倛D</b></p><p><b>　?。ǘ┓抡孢\(yùn)行</b></p><p>　　汽車尾燈控制電路仿真運(yùn)行(圖中S1=A,S0=S)</p><p>　　當(dāng)汽車正常運(yùn)行時(shí)，S1=S0=0,使G=0,A=1，74LS138的輸出端全為1，G6~G1的輸出端也

14、全為1，指示燈全滅燈。</p><p>　　(2）當(dāng)汽車左拐時(shí)，S1=1,S0=0時(shí)，使得A=G=1, 74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端4Y、5Y、6Y依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　(3).當(dāng)汽車右拐時(shí)，S1=0,S0=1時(shí)，使能信號(hào)A=G=1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時(shí)，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出

15、端0Y,1Y,2Y依次為0有效(4Y,5Y,6Y信號(hào)為“1”無(wú)效)，即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點(diǎn)亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　（4）當(dāng)汽車剎車時(shí)，S1=S0=1時(shí)，G=0，A=CP，指示燈隨CP的頻率閃爍。</p><p>　　五、NI Multisim10的簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　NI Multisim10

16、仿真軟件適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim10具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析等功能，可以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。還可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路和接口電路等，在進(jìn)行仿真的同時(shí)，軟件還可以存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有原

17、器件清單，以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。</p><p>　　利用NI Multisim10可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，具有如下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表種類齊全；可方便的對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試與分析，且易學(xué)易用，便于電氣類學(xué)生學(xué)習(xí)、開(kāi)展綜合性的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新能力。</p><p>　　六、設(shè)計(jì)與連線過(guò)

18、程中遇到的問(wèn)題及解決方法</p><p>　　在設(shè)計(jì)時(shí)，我們最初設(shè)計(jì)的是由雙J-K觸發(fā)器來(lái)組成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路這部分內(nèi)容的。不過(guò)在領(lǐng)器件時(shí)沒(méi)有領(lǐng)到，只有雙D觸發(fā)器和74LS161兩種選擇，而雙D觸發(fā)器還需要與非門和非門的結(jié)合，相對(duì)于74LS161而言稍顯復(fù)雜。經(jīng)討論，我們最終決定用74LS161加一個(gè)74LS00來(lái)實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路。</p><p>　　在仿真時(shí)，我們也遇到了困難。我們

19、所學(xué)專業(yè)是計(jì)算機(jī)，對(duì)于電路方面的軟件基本沒(méi)接觸過(guò)，為了模擬仿真我們的設(shè)計(jì)方案是否可行，我們必須用到仿真軟件。仿真軟件我們先后就用了兩個(gè)，在我們模擬連接電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)仿真軟件中沒(méi)有電阻，于是又重新找可行的仿真軟件，最終我們用了NI Multisim10。由于對(duì)軟件的生疏，許多元器件都找不到，摸索討論了很久才成功地完成了電路仿真這一部分內(nèi)容，驗(yàn)證了我們的設(shè)計(jì)方案是可行的！</p><p>　　在電路連線過(guò)程中，我

20、們嘗到了失敗的滋味。在動(dòng)手的時(shí)候遇見(jiàn)了好多沒(méi)想到的問(wèn)題，芯片太小，電線太細(xì)，孔太小等等。因?yàn)椴涣私怆娐愤B線的規(guī)則，我們的電路布線很不美觀，還出現(xiàn)了壓線的現(xiàn)象。于是，就又拆了好幾次。由于粗心，我們還忽略了每個(gè)芯片都得接地接電源，芯片倒放導(dǎo)致與管角接線不符等，這些細(xì)微的小錯(cuò)就出了許多，導(dǎo)致最后檢查了好多遍才找出錯(cuò)誤，浪費(fèi)了許多時(shí)間。</p><p><b>　　七、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p&

21、gt;<p>　　這次設(shè)計(jì)是通過(guò)查閱各種資料、與同學(xué)討論以及獨(dú)立思考設(shè)計(jì)出來(lái)的。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我用到了本學(xué)期所學(xué)過(guò)的同步計(jì)數(shù)器74LS161和譯碼器74LS138。因此，我對(duì)它們的功能和運(yùn)用有了更深一步的了解。同時(shí)通過(guò)Multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬仿真，從而使設(shè)計(jì)結(jié)果得到了驗(yàn)證。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使我了解到模擬電路和數(shù)字電路之間的聯(lián)系，使我對(duì)單元功能電路的理解和運(yùn)用能

22、力有了一定的提高。優(yōu)點(diǎn)：基本實(shí)現(xiàn)汽車在運(yùn)行時(shí)尾燈點(diǎn)亮方式的基本情況。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)中的不足：</b></p><p>　　1.在左尾燈閃亮的設(shè)計(jì)上還存在問(wèn)題，課題要求在左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，而我們?cè)O(shè)計(jì)的只能循環(huán)點(diǎn)亮卻不能按左循環(huán)。</p><p>　　2.在答辯的過(guò)程中，老師給我們指出了，在我們的設(shè)計(jì)中

23、多用了許多反向器，其實(shí)只需稍修改下方案，將二極管反向連接再接地就可以了。 這樣就可以減少74LS04芯片的使用，同時(shí)也可以簡(jiǎn)化電路圖。</p><p><b>　　八、分析失敗成因</b></p><p>　　首先，我們仿真圖是能成功運(yùn)行的，說(shuō)明我們的設(shè)計(jì)方案是可行的。而我們實(shí)際連接的電路卻沒(méi)能實(shí)現(xiàn)仿真時(shí)的效果，對(duì)其原因我們小組成員也進(jìn)行的深刻的討論和檢驗(yàn)。最終，我們

24、認(rèn)為其最可能出錯(cuò)的地方就是：線路接觸問(wèn)題。電路連線我們反復(fù)檢查了好幾遍，與仿真圖的連線是一樣的。導(dǎo)致實(shí)際效果出不來(lái)，最有可能的就是在接線插入孔中時(shí)，與小孔中的電板線沒(méi)有接觸好，導(dǎo)致在某一部分的線路出現(xiàn)不通的現(xiàn)象。</p><p>　　九、設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的自我感受</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是一個(gè)增長(zhǎng)知識(shí)的課堂，通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)汽車尾燈的設(shè)計(jì)與模擬，最后實(shí)現(xiàn)仿真與課本上的知識(shí)有了更深一步

25、的體會(huì)。其中的過(guò)程讓我體會(huì)到書本上的知識(shí)是做任何實(shí)踐的基礎(chǔ)，只有對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)了解透徹，才會(huì)在設(shè)計(jì)方面游刃有余。同時(shí)也知道了很多與現(xiàn)代社會(huì)生活息息相關(guān)的東西都可以用自己學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)做出來(lái)。這次課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)書本中學(xué)到的各個(gè)部分原理的一次綜合的運(yùn)用，在書本中我們看那些原理有老師的講解我們理解起來(lái)并不一定十分的困難，但是當(dāng)我們將那些知識(shí)綜合運(yùn)用的電路的設(shè)計(jì)中確實(shí)有了很多意想不到的困難。所以我們不僅要學(xué)好課本上的知識(shí)，還要學(xué)會(huì)將所學(xué)到的知識(shí)聯(lián)系

26、并應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，做到理論聯(lián)系實(shí)際。做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)不僅要具備扎實(shí)的書本知識(shí)并會(huì)善于應(yīng)用，還要學(xué)會(huì)查閱資料，對(duì)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)不清楚的地方還要進(jìn)行復(fù)習(xí)，實(shí)在搞不明白的地方要向老師或同學(xué)請(qǐng)教，這樣才可能做出一個(gè)比較不錯(cuò)的課程設(shè)計(jì)。本次試驗(yàn)也鍛煉了我的動(dòng)手和設(shè)計(jì)的能力，對(duì)自己分析能力的提高有很大幫助。同時(shí)，由于是小組合作，使我們意識(shí)到了團(tuán)體協(xié)作是多么的重要。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)，雖然短暫。但卻是我們第一

27、次的自主合作的設(shè)計(jì)電路。以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)。盡管通過(guò)驗(yàn)證證明，我們所設(shè)計(jì)的方案是可行的，但是由于種種因素，最終的實(shí)際效果還是沒(méi)有出來(lái)。老師給予批評(píng)和指證我們牢記在心里，對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，由于時(shí)間因素在此不能明確解決，但在課下我們會(huì)繼續(xù)研究改善。如果以后還能遇到這種電子技術(shù)電路設(shè)計(jì)題目，我想我們會(huì)盡力做的更好。最后，感謝老師為我們提供這次的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)和悉心的指導(dǎo)。</p><p>&

28、lt;b>　　十、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 康華光、陳大欽等編 《數(shù)字電子技術(shù)第四版》 高等教育出版社，1999.6</p><p>　　2. 閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006.5</p><p>　　3. 謝自美．電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試[M]．北京：高等教育出版社， 2001</p&