電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---汽車(chē)尾燈電路的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　汽車(chē)尾燈電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　系 別： 自動(dòng)化系 </p><p>　　專 業(yè)：

2、 自動(dòng)化 </p><p><b>　　汽車(chē)尾燈電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p><b>　　基本功能</b></p><p>　　汽車(chē)尾部左右側(cè)各3個(gè)燈,共有四個(gè)操作選擇，分別是:</p>

3、<p>　　A：正常運(yùn)行，指示燈全滅</p><p>　　B：左拐彎，左側(cè)3個(gè)燈按左循環(huán)依次點(diǎn)亮</p><p>　　C：右拐彎，右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)依次點(diǎn)亮</p><p>　　D：剎車(chē)時(shí)，6個(gè)燈隨脈沖同步閃爍</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.

4、1尾燈與汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)照表</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　分析以上設(shè)計(jì)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)汽車(chē)在不同運(yùn)行狀態(tài)即正常，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，剎車(chē)時(shí)車(chē)燈的閃爍以及點(diǎn)亮次序是不同的，但是在左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)時(shí)是循環(huán)點(diǎn)亮的，所以考慮采取一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)控制譯碼電路，按順序輸出低電平，從而達(dá)到控制各尾燈按要求點(diǎn)亮的目標(biāo)。</p><p>

5、　　那么總體電路就有三進(jìn)制計(jì)數(shù)器附帶時(shí)鐘計(jì)時(shí)電路，開(kāi)關(guān)控制電路，汽車(chē)尾燈附帶譯碼電路三部分構(gòu)成。</p><p>　　這三部分的詳細(xì)電路設(shè)計(jì)過(guò)程將在下面給出，現(xiàn)在繼續(xù)對(duì)電路邏輯及構(gòu)成整體分析。</p><p>　　以上所采用的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器將由16進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161構(gòu)成，而譯碼電路將采用74LS138構(gòu)成，開(kāi)關(guān)控制電路由74LS138與尾燈顯示驅(qū)動(dòng)電路組成的使能端信號(hào)，根據(jù)總體邏輯分析

6、組合得到.</p><p>　　下面給出控制邏輯功能表：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)思路，給出總體電路邏輯框圖，</p><p><b>　　總體框圖如下：</b></p><p><b>　　3 電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 時(shí)鐘信號(hào)源&

7、lt;/b></p><p>　　時(shí)鐘信號(hào)源的功能是使尾燈產(chǎn)生閃爍給其他行人及車(chē)輛傳遞信息，所以我起先的想法是根據(jù)數(shù)電學(xué)到的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，由它產(chǎn)生脈沖。電路如下圖</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算公式：</b></p><p><b>　　高電平時(shí)間： </b></p>

8、<p><b>　　低電平時(shí)間： </b></p><p>　　占 空 比： </p><p>　　理論占空比 D=50.34%</p><p>　　理論頻率 F=1</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)理論這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)源將輸出頻率為1HZ的方波，但是十分遺憾，在Multisi

9、m10.0虛擬實(shí)驗(yàn)室中仿真時(shí)卻始終無(wú)法通過(guò)，不論是對(duì)整機(jī)電路的測(cè)試，還是單獨(dú)對(duì)555定時(shí)器的仿真，在接入示波器后無(wú)法得到理想的方波，多次更換電阻以及電容值后依然無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)方波輸出，所以不得已采用Multisim10.0中提供的這個(gè)200HZ 5V的方波信號(hào)源仿真，并最終取得成功。所得到的方波如圖所示:</p><p>　　3.2 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路</p><p>　　三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路由1

10、6進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161構(gòu)成，電路圖如下</p><p>　　異步清零是信號(hào)有效時(shí)，無(wú)視觸發(fā)脈沖，立即清零。74LS161采用異步清零。而在異步清零的計(jì)數(shù)器電路中，只要RD’ 出現(xiàn)低電平，觸發(fā)器立即被置零，不受CLK的控制。</p><p><b>　　3.3 尾燈電路</b></p><p>　　前文所述, 其顯示驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和

11、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(mén)構(gòu)成。</p><p>　　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)器的輸出端。</p><p>　　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)，

12、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(chē)右轉(zhuǎn)彎.</p><p>　　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，示意汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　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

13、，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>　　對(duì)該設(shè)計(jì)電路的仿真連接如下</p><p>　　其中4和5兩個(gè)端口接地,6端口接控制電路,3直接接開(kāi)關(guān)S1,1和2接三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端</p><p>　　3.4 開(kāi)關(guān)控制電路</p><p>　　設(shè)74LS138和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端信號(hào)分別為G和A，根據(jù)

14、總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件(S1、S0、CP)的真值表如下圖所示。</p><p>　　由上表結(jié)果整理后可以得出邏輯表達(dá)式</p><p>　　由以上邏輯表達(dá)式可以得到開(kāi)關(guān)控制電路</p><p>　　該電路進(jìn)行仿真可得到以下電路圖</p><p>　　上圖為開(kāi)關(guān)控制電路,電阻提供200歐姆.至此電路的總共三大部分分別介紹完畢

15、.</p><p><b>　　3.5 整機(jī)電路</b></p><p>　　在整機(jī)電路中,左下角就是設(shè)計(jì)出的555定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)鐘信號(hào)源,雖然沒(méi)有在電路中起到作用，但是暫時(shí)保留</p><p><b>　　3.6 仿真結(jié)果</b></p><p>　　（1）汽車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)S1=S0=0，

16、得出G=0，A=1，六個(gè)反相器的輸出端也全為1，指示燈此時(shí)全滅</p><p>　　（2）汽車(chē)左拐時(shí)，S1=1，S0=0時(shí)，由此推出A=G=1，74LS138對(duì)應(yīng)的輸出端4Y,5Y,6Y依次為0有效，則反相器U4D,U5D,U6D輸出端依次為0，則指示燈，LED燈10 11 12按順序點(diǎn)亮，示意汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎</p><p>　?。?）當(dāng)汽車(chē)右拐時(shí)，S1=0,S0=1時(shí)，使能信

17、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U1D,U2D,U3D的輸出端也依次為0，故指示燈7 8 9 按順序點(diǎn)亮示意汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎。</p><p>　?。?）當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，S1=S0=1時(shí)，G=0，A=CP，指示燈隨CP的頻率閃爍。</p><p>&l

18、t;b>　　4 設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　在接到這次設(shè)計(jì)方案之初,我確實(shí)有些緊張,因?yàn)檫@是第一次把課本知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合在一起。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們組四個(gè)人采用方案統(tǒng)一，電路各自模擬各自仿真的方法，這樣既鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力，也可以更多的熟悉各種仿真軟件。</p><p>　　之前我們想過(guò)采用VHDL語(yǔ)言通過(guò)可編程邏輯器件來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求，但是我們分組成員對(duì)這

19、一語(yǔ)言的運(yùn)用相對(duì)不是很熟練，所以決定采用上學(xué)期學(xué)到的一些數(shù)電方面的知識(shí)。在電路設(shè)計(jì)中我們用到學(xué)過(guò)的同步計(jì)數(shù)器74LS161和譯碼器74LS138。還有一些例如反相器，各種門(mén)電路在內(nèi)的基礎(chǔ)器件，因此，我對(duì)它們的功能和運(yùn)用有了更深一步的了解。使得以前僅僅在書(shū)本學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)為實(shí)際上的應(yīng)用。</p><p>　　在仿真中我們?cè)?jì)劃打算采用Quartus Ⅱ5.0來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是一來(lái)沒(méi)有找到合適的版本，二是Multisim軟件

20、在周?chē)瑢W(xué)當(dāng)中的使用率較高，遇到問(wèn)題時(shí)可以相互探討研究。我們這次使用Multisim10.0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。</p><p>　　但是我仍舊還有一個(gè)遺憾，就是用555定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)鐘信號(hào)源仿真的失敗，本來(lái)還想多次調(diào)試，直到達(dá)到合適的結(jié)果，但是苦于時(shí)間要求，我只好使用Multisim10.0提供的方波源來(lái)實(shí)現(xiàn)要求，不過(guò)我不會(huì)放棄，我會(huì)依然繼續(xù)在閑暇時(shí)間利用軟件對(duì)時(shí)鐘源進(jìn)行不斷的修改和設(shè)

21、計(jì)，包括我在查詢資料時(shí)也看到了除了通過(guò)555定時(shí)器的利用別的器件實(shí)現(xiàn)1Hz方波輸出。這些也都值得我去探索。</p><p>　　最后通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，我初步掌握了一些利用課本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的方法，加強(qiáng)了我的專業(yè)素質(zhì)，提升了我的動(dòng)手能力，同時(shí)也鍛煉了我與團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作能力 。提起了我對(duì)專業(yè)的深度興趣?？偠灾谶@次的課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多東西。</p><p><b>　

22、　參考資料</b></p><p>　　[1] 康華光等.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）[J].北京：高等教育出版社,2009,12.</p><p>　　[2] 胡繼專. 基于Multisim9.0汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [M].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào),2007,977-80.</p><p>　　[3] 屠齊飛.LED的用于汽車(chē)尾燈的展望[M].

23、光源與照明,2001.1</p><p>　　[4] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[J]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006.5</p><p>　　[5] 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試[J]．武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2001</p><p>　　[6] 姚福安.電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J]山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>