汽車尾燈課程設計報告

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術課程設計 </p><p>　　設計題目： 汽車尾燈控制器 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　時 間：2012 年 2

2、月 27 日～3月 2 日 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在當今社會中，數(shù)字時代已經(jīng)成為一種現(xiàn)實，并且時刻影響著人們的日常生活，作為數(shù)字化的基礎——數(shù)字電子電路，無疑是至關重要的。數(shù)字電路課程設計便是本課程的一種很好的實踐,更是加深電子技術理論理解的重要途徑，同時有助于培養(yǎng)我們嚴謹，探索的科學精神。</p>

3、<p>　　“汽車尾燈控制電路”作為電子技術基礎課程的一個實踐，利用基本的芯片：雙向移位寄存器74LS194，二輸入與非門74LS00、四輸入與非門74LS20、六反相器74LS04、3-8譯碼器，555定時器及電阻電容進行搭建。綜合數(shù)字電路和模擬電路的知識，提升了我們理實際解決問題的能力，有助于增強我們將理論轉為實際的意識，是一種很好的鍛煉和學習方式。</p><p>　　在實際的設計過程中得到了尚志

4、剛，蘇士美等老師的鼎力相助，謝謝他們的無私的指導，“汽車尾燈控制電路”才得以順利完成。再次祝他們工作順利，萬事如意。</p><p>　　由于時間緊迫和水平有限，本課程設計報告還存在瑕疵，懇請老師提出指正意見。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　電子課程設計任務書………………………………………………….…….5

5、</p><p>　　單元電路分析………………………………………………………..………..7</p><p>　　第三章，控制電路各部分分析與設計……………………………………………9</p><p>　　3.1自啟動三進制計數(shù)器 ……………………………………………………… 9</p><p>　　3.2顯示驅動電路及其譯碼電路……………………

6、………………………… 10</p><p>　　3.3開關電路……………………………………………………………………… …11</p><p>　　3.4脈沖產(chǎn)生電路 ……………………………………………………………….…12</p><p>　　3.5總體電路圖……………………………………………………………………..14</p><p>　　第

7、四章，電路的安裝與調(diào)試 …………………………………………………….15</p><p>　　4.3解決措施及效果………………………………………………………………..15</p><p>　　4.2現(xiàn)象記錄與原因分析………………………………………………………….15</p><p>　　4.1遇到的主要問題………………………………………………………………..15<

8、;/p><p>　　第五章，主要芯片型號及其引腳說明………………………………………….15</p><p>　　74LS194雙向移位寄存器 ，74LS138 3—8譯碼器 ， 74LS00 四2輸入與非門 ， 74LS04 六反相器 ，74LS20 雙4輸入555定時器引腳圖 ……………………………………………………………………………………. 17</p>&

9、lt;p>　　第六章： 原 件 清 單 ……………………………………………………………18</p><p>　　第七章：參考文獻及其附錄…………………………………………………………19 </p><p>　　第一章： 鄭州大學電氣工程學院</p><p><b>　　電子課程設計任務書</b></p>

10、;<p>　　一、課程設計的目的及設計內(nèi)容</p><p>　　電子課程設計是學生在修完“數(shù)字電子技術基礎”、“模擬電子技術基礎”和“電子技術基礎實驗”后開設的設計課程。目的是鍛煉學生綜合運用電子技術基礎知識以及動手的能力，提高學生使用中規(guī)模集成芯片以及調(diào)試較大型電子系統(tǒng)的能力，同時了解基本邏輯單元電路在實際生活中的應用，為今后進行復雜的綜合型電子系統(tǒng)的設計和調(diào)試打下基礎。</p>&

11、lt;p>　　通過課程設計，使學生加強對數(shù)字及模擬電子技術的理解，學會查閱資料、方案比較、方案選擇以及原理圖設計、計算、制作、調(diào)試等基本技能，增強分析、解決實際問題的能力。</p><p>　　本設計內(nèi)容是完成一個汽車尾燈控制器的設計與制作的全過程，包括方案選擇、原理圖設計、元器件選擇、EDA原理圖繪制、電路的安裝調(diào)試與制作、撰寫完整的設計報告等。</p><p><b>

12、　　二、主要功能與指標</b></p><p>　　1．設置兩個控制開關J1、J2；</p><p>　　2．汽車尾燈由六個D1～D6發(fā)光二極管構成。尾燈與汽車行駛控制關系為：</p><p>　　汽車正常行駛：D1～D6燈滅</p><p>　　汽車右轉彎：D1～D3燈滅， D4～D6按右循環(huán)順序點亮</p>&l

13、t;p>　　汽車左轉彎：D1～D3按左循環(huán)順序點亮， D4～D6燈滅</p><p>　　汽車臨時剎車或故障：D1～D6隨時鐘CP同時閃爍</p><p>　　三、主要元器件及儀器設備</p><p>　　雙向移位寄存器74LS194、二輸入與非門74LS00、四輸入與非門74LS20、六反相器74LS04、555定時器。</p><p&g

14、t;　　發(fā)光二極管、開關、電容、電阻等，實驗板，穩(wěn)壓電源，萬用表。</p><p><b>　　四、設計成品要求</b></p><p>　　1．課程設計報告1份；</p><p><b>　　2．制作成品1套。</b></p><p><b>　　五、參考資料</b><

15、/p><p>　　1．康華光.電子技術基礎(數(shù)字部分).第四版.北京:高等教育出版社,2000</p><p>　　2．21IC中國電子網(wǎng)（http://www.21ic.com）</p><p>　　3．閻石．數(shù)字電子技術基礎．第四版．北京：高等教育出版社，1998</p><p><b>　　4．自己補充資料</b>&l

16、t;/p><p><b>　　六、進度安排</b></p><p><b>　　進行時間：一周</b></p><p>　　星期一：下達設計任務；查資料、方案設計、原理圖設計、元器件選擇；</p><p>　　星期二：各小組講解設計方案，檢查通過后領元器件及工具；</p><p>

17、;　　星期三、四：安裝、調(diào)試，實現(xiàn)各項功能要求；</p><p>　　星期五：撰寫設計報告，答辯。</p><p><b>　　附：設計框圖</b></p><p>　　附：設計報告格式要求</p><p><b>　　名 稱</b></p><p>　　一、設計任務及

18、要求。</p><p>　　二、原理框圖：說明各框圖的功能及各框圖的聯(lián)系。</p><p>　　三、選取元件、參數(shù)，列出材料清單，列出集成芯片外管腳圖，型號、功能表、部分參數(shù)的計算過程。</p><p>　　四、所用儀器、設備。</p><p>　　五、繪制EDA電路原理圖，分析電路工作原理。</p><p>　　六、

19、布線、安裝、調(diào)試：記錄過程，出現(xiàn)的問題，解決的方法。</p><p>　　七、總結心得體會：感受、想法、新的設想、改進等。</p><p><b>　　八、參考資料</b></p><p>　　第二章：單元電路分析</p><p>　　用兩路開關模擬汽車運行情況：尾燈與汽車運行狀態(tài)表</p><p&g

20、t;　　表1；尾燈與汽車運行狀態(tài)表</p><p><b>　　1.2</b></p><p>　　由于汽車左右轉彎時三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件（S1,S0,CP,Q1,Q0）的關系如表2（表中0表示燈滅，1表示燈亮狀態(tài)）。</p><p

21、>　　表2;汽車尾燈控制邏輯功能表</p><p><b>　　1.3</b></p><p>　　汽車尾燈控制電路原理框圖如圖1</p><p>　　圖1；汽車尾燈控制電路原理框圖</p><p>　　如圖所示控制電路分為顯示及其驅動電路，譯碼電路，三進制計數(shù)器產(chǎn)生電路，及其開關控制電路。</p>

22、<p>　　第三章，控制電路各部分分析與設計</p><p>　　3.1自啟動三進制計數(shù)器</p><p>　　由于目前僅有雙向移位寄存器74LS194，但是一般的使用的步驟必須先為寄存器存入初值，因此為了實現(xiàn)計數(shù)器的功能，必須使74LS194能夠自啟動，現(xiàn)設計如下：</p><p>　　圖2自啟動三進制計數(shù)器</p><p>　　

23、S0=H;S1=L;則選擇串行右移 QA,QB經(jīng)過一個組合的與非門接到SR引腳，從而實現(xiàn)自啟動三進制計數(shù)器的功能。</p><p>　　表3：T1,T2隨時鐘周期的變化</p><p>　　3.2顯示驅動電路及其譯碼電路</p><p>　　圖3：顯示及其驅動電路</p><p>　　其顯示驅動電路由六個發(fā)光二極管管和六個反相器構成；譯碼電

24、路由3-8線譯碼器74LS138和六個與非門構成（74LS00）。74LS138的三個輸入端A、B、C分別接S1、T2、T1，而T2、T1是三進制計數(shù)器的輸出端。當S1=0、使能信號EN-A=EN-B=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，74S138對應的輸出端依次為0有效（信號為“1”無效），即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈按順序點亮示意汽車右轉彎。若上述條件不變，而S1=1，則74LS138對應的輸出端依次為0有效，

25、即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈暗順序點亮，示意汽車左轉彎。</p><p>　　當EN-B =0，EN-A=1時，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EN-B =0, EN-A =CP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。</p><p><b>　　3.3開關電路</b></p><p><b&

26、gt;　　由表4知：</b></p><p>　　表4：S1，S2，CP,EN-A,EN-B邏輯關系表</p><p><b>　　EN-B</b></p><p><b>　　EN-A</b></p><p>　　易知開關產(chǎn)生 如圖4</p><p><

27、b>　　圖4：開關控制電路</b></p><p><b>　　3.4脈沖產(chǎn)生電路</b></p><p>　　利用555定時器產(chǎn)生多諧振蕩，從而在輸出端產(chǎn)生脈沖，作為觸發(fā)信號</p><p>　　圖5；555定時器多諧振蕩電路</p><p><b>　　其原理：</b><

28、/p><p>　　設電容的初始電壓＝０，t＝０時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端＝＝０<ＶＣＣ，比較器Ａ1輸出為高電平，Ａ２輸出為低電平，即，（1表示高電位，0表示低電位），觸發(fā)器置１，定時器輸出此時，定時器內(nèi)部放電三極管截止，電源經(jīng)，向電容Ｃ充電，逐漸升高。當上升到時，輸出由０翻轉為１，這時，觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<期間，定時器輸出為高電平１。</p><

29、;p>　　時刻，上升到，比較器的輸出由１變?yōu)椋埃@時，，觸發(fā)器復０，定時器輸出。</p><p>　　期間，，放電三極管Ｔ導通，電容Ｃ通過放電。按指數(shù)規(guī)律下降，當時比較器輸出由０變?yōu)椋保遥佑|發(fā)器的，Ｑ的狀態(tài)不變，的狀態(tài)仍為低電平。</p><p>　　時刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，R---S觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時器輸出。此時電源再次向電容C放電，重復上述過程。&

30、lt;/p><p>　　通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出，電容放電時，0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，</p><p>　　其實質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?lt;/p><p>　　由圖5可知，振蕩周期。為電容充電時間，為電容放電時間。</p><p>　　充電時間

31、 </p><p><b>　　放電時間 </b></p><p><b>　　矩形波的振蕩周期</b></p><p>　　因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。</p><p><b>　　3.5總體電路圖</b></p&

32、gt;<p><b>　　圖6 總體電路圖</b></p><p>　　經(jīng)過以上所述的設計內(nèi)容及要求的分析，可以圖6汽車尾燈控制器電路原理圖將電路分為以下幾部分：</p><p>　　首先，通過555定時器產(chǎn)生的脈沖信號，該脈沖信號用于提供74LS194時鐘信號以構成的三進制計數(shù)器和開關控制電路中的四輸入與非門的輸入信號。</p><

33、p>　　其次，74LS194構成的三進制計數(shù)器產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉、右轉的原始信號。</p><p>　　最后，左轉、右轉的原始信號通過6個與非門，6個非門以及74LS20提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能</p><p>　　第四章，電路的安裝與調(diào)試</p><

34、p>　　4.1遇到的主要問題</p><p>　　按以上設計連接好電路后，看不到明顯的現(xiàn)象。 </p><p>　　4.2現(xiàn)象記錄與原因分析</p><p>　　燈亮時亮度明顯不夠；限流電阻太大</p><p>　　4.3解決措施及效果</p><p>　　將六個電阻換上阻值更小的200R左右，，直接用邏輯開關控

35、制燈。經(jīng)過驗證后，能得出預期效果。</p><p>　　第五章，主要芯片型號及其引腳說明圖</p><p>　　5.1 74ＬＳ１９４　雙向移位寄存器　引腳圖如圖７；</p><p>　　圖７：雙向移位寄存器:７４ＬＳ１９４引腳圖</p><p>　　引腳簡介：時鐘CP和四個數(shù)據(jù)輸入端P0~P3清零/MR使能CEP，CET置數(shù)PE

36、數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3以及進位輸出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)</p><p>　　5.2 74LS138 3—8譯碼器</p><p>　　圖8: 3——8譯碼器管腳圖</p><p>　　5.3 74LS00 四2輸入與非門</p><p><b>

37、　　圖9四2輸入與非門</b></p><p>　　5.4 74LS04 六反相器</p><p>　　圖10 74LS04 六反相器</p><p>　　5.5 74LS20 雙4輸入與非門</p><p>　　圖11雙4輸入與非門</p><p><b>　　555定時器引腳圖

38、</b></p><p>　　圖12 555定時器引腳圖</p><p>　　第六章： 原 件 清 單</p><p><b>　　第七章：參考文獻：</b></p><p>　　1、康華光等編著.《電子技術基礎數(shù)字部分（第五版）》 北京：高等教育出版社， 2006</p>

39、<p>　　2、閻石主編. 數(shù)字電子技術基礎. 北京：高等教育出版社，1998</p><p>　　3、呂思忠，施齊云編. 數(shù)字電路實驗與課程設計. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001</p><p>　　4、朱定華等編. 電子電路測試于實驗. 北京：清華大學出版社，2004</p><p><b>　　第八章： 附錄：</b

40、></p><p>　　電子技術課程設計心得</p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關數(shù)字集成芯片應用方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真摯，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　過而

41、能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于迎刃而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題之所在，然后進行解決。只有這樣，才能志在必得，才能在今后的道路上劈荊斬棘，達到成功，收獲喜悅。</p

42、><p>　　課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，掌握了數(shù)字基本儀器儀表的使用方式及其74系列的部分芯片的使用，熟悉了電子設計的一般步驟和方法；科研過程的艱辛和思考對科研的重要性，及其如何提高實際解決問題的能力和水平，掌握了自主查詢資料，身體力行解決問題的能力

43、。也了解了所學課程在實際生活中的應用。</p><p>　　在此次課程設計中不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，其他各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最讓我們受益匪淺的。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能苦中作樂。</p><p>　　回顧起此課程設計，

44、至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合的重要性。只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，將理論應用到實際中，才能真正為社會服務，從而在提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力的同時為社會服務，發(fā)揮自己價值。 </p><p

45、>　　實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，培養(yǎng)了我們的團隊協(xié)作精神，共同體會到成功后的喜悅心情。團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。</p><p>　　此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。</p><p>　　當然設計能夠做到這樣的完美，也離不開尚志