数电课程设计报告-汽车尾灯控制设计

   烟 台 南 山 学 院

 


数电课程设计

题目   汽车尾灯控制设计  

姓    名:                      

                                   

所在学院:   自动化工程学院       

                                   

所学专业:                       

                           

班    级:                       

                                 

学    号:                      

                                   

指导教师:      田老师           

                            

完成时间:     20##-12-16                     

内容提要

课程设计作为数字电子技术和模拟电子技术课程的重要组成部分,目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容,基本掌握数字系统设计和调试方法,增加集成电路应用知识,培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。另一方面爷可以使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解,学会设计中小型系统的方法,独立完成调试过程,增强我们理论联系实际的能力,提高电路分析和设计能力。通过实践应道我们在理论指导下有所创新,为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。通过设计,一方面可以加深我们的理论知识,另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性,将理论知识上升到一个时间的阶段。设计是工科学生面对的重要课题,经历这个过程才能真切感受到工科的魅力,拉近与生产的距离。

本课程设计是设计一个汽车尾灯的控制电路,实现在不同操作下左右各3个尾灯的不同显示方式:

1.在行驶时右转则右边3个灯以:3灯全灭->L4亮->L4、L5亮->L4、l5、L6亮->3灯全灭循环且L1、L2、L3灯一直全灭

2.当左转时则左边3个灯以:3灯全灭->L3亮->L2、L3亮->L1、L2、L3亮->3灯全灭循环且L4、L5、L6灯全灭

3.当左右2个开关都被借接通时,说明驾驶员是一个外行,紧急闪烁器起作用,6个尾灯大约以1HZ的频率一致地善守着亮与暗的循环

4.当驾驶员紧急刹车时,左右两开关均接通六个灯会同时亮

这要求我们要正确使用各芯片来实现设计要求,理解实验中用到的各个芯片的引脚和接线及其所能实现的逻辑功能。在所列出的各项方案中选出最简洁的进行设计。在设计中先明确地把电路分成几部分:逻辑开关,控制电路,时钟信号产生电路,逻辑电平显示电路,然后根据各个部分设计的电路,然后把所有部分有机结合成一个整体,就设计成了任务要求的电路了。


目录

1  课题背景............................................................. - 1 -

2  方案的选择及论证..................................................... - 2 -

2.1方案.............................................................. - 2 -

2.2方案论证.......................................................... - 2 -

3  设计的步骤及原理图................................................... - 5 -

3.1电路方框图......................................................... - 5 -

3.2双向一位寄存器74LS194A的逻辑功能.................................. - 5 -

3.3 555定时器的逻辑功能............................................... - 6 -

3.4 总电路及电路各部分的实现功能及原理................................. - 7 -

3.5 元件的清单......................................................... - 8 -

4  设计过程中出现的问题及解决方法....................................... - 9 -

心得体会............................................................... - 10 -

参考文献............................................................... - 11 -

1  课题背景

汽车作为现代交通工具已大量进入人们的生活,随着电子技术的发展,对于汽车的控制电路,已经从过去的全人工开关控制发展到了智能控制。在夜晚或因天气原因能见度不高的时候,人们对汽车安全行驶要求很高,汽车尾灯控制系统给大家带来了方便。汽车尾灯控制器是随汽车智能化技术的发展而迅速发展起来的,汽车尾灯一般是用基于微处理器的硬件电路结构构成,正因为硬件电路的局限性,不能随意的更改电路的功能和性能,且可靠性的不到保证,因此对汽车尾灯控制系统的发展带来一定的局限性。难以满足先现代汽车智能化发展。

此次设计,可以使学生更好的巩固和加深对基础知识的理解,学会设计中小型数字系统的方法,独立完成调试过程,增强学生理论联系实际能力,提高学生电路设计和分析能力。

通过实践教学引导学生在理论下有所创新,为后继专业课的学习和日后工程实践奠定基础。

 

2  方案的选择及论证

2.1方案

方案一:

  (1)在行驶时右转则右边3个灯以:3灯全灭->L4亮->L4、L5亮->L4、l5、L6亮->3灯全灭循环且L1、L2、L3灯一直全灭

(2)当左转时则左边3个灯以:3灯全灭->L3亮->L2、L3亮->L1、L2、L3亮->3灯全灭循环且L4、L5、L6灯全灭

(3)汽车正常运行时指示灯全灭

(4)当驾驶员紧急刹车时,左右两开关均接通六个灯会同时闪烁

方案二:

(1)汽车正常运行时指示灯全灭

(2)在右转弯时,右侧3个指示灯按右循环顺寻点亮

(3)在左循环式,左侧3个指示灯按左循环顺寻点亮

(4)在临时刹车时,所有知指示灯同时点亮

综合分析得,方案一方案较好。

2.2方案论证

1)列出尾灯与汽车运行状态如下表2.2:

 

2)首先通过时序信号产生器产生脉冲信号,该信号提供给74LS194和刹车时的输出信号。此信号提供左右转弯时的原始信号,对信号进行分析之后的信号通过或门。实现与刹车、检查电建之间的选择。最终得到水位信号科输出到小灯泡上,实现所需的功能。同时由于汽车左或右转弯时,3个指示灯依次点亮,所以用三禁止计数器控制译码器电路依次输出低电平,从而控制尾灯按要求点亮。由此得出每种状态下,个指示灯与给定条件,即逻辑功能表,如下表2.2.2:

  3)由上画出综框图如下

图2.2.3 综合框图

  4)尾灯转向图解

     下图为汽车右转时右边灯的闪烁情况

图2.2.4  右等闪烁

3  设计的步骤及原理图

3.1电路方框图

图3.1 方框图

3.2双向一位寄存器74LS194A的逻辑功能

图3.2 74LS194A逻辑功能图

   74LS194是一个双向一位寄存器,具有置零、保持、右移、并行输入的功能,功能如下表3.2:

3.3 555定时器的逻辑功能

图3.3 555逻辑功能图

3.4 总电路及电路各部分的实现功能及原理

图3.4 总电路图

各情况下的工作原理

(1)当右转弯的开关打开时,右边芯片的右移串行输入端接了高电平,而左边芯片的左移串行输入端此时接地,所以有右芯片的S1接了低电平,S0接了高电平,依据表一有右芯片工作在右移状态,所以输出端时钟每来一个高电平右移一位,当3个输出全为高电平时,经过一个与非门后为低电平接在置零端,所以3个输出全为高电平时,经过一个与非门后为低电平接在置零端,所以当3个输出全为高电平再来个时钟高电平后将置零。即L4 L5 L6的状态变化为000—>100—>110—>111—>000循环。而此时的左芯片由于单刀双掷开关是掷在非门再接到置零端的,所以左芯片处于置零状态,左边三个灯全灭。

(2)当左转弯的开关打开时,左边芯片的右移串行输入端接了高电平,而右边芯片的右移串行输入端此时接地,所以有右芯片的S0接了低电平,S1接了高电平,依据表一有右芯片工作在左移状态,所以输出端时钟每来一个高电平左移一位,当3个输出全为高电平时,经过一个与非门后为低电平接在置零端,所以当3个输出全为高电平再来个时钟高电平后将置零。即L1 L2 L3的状态变化为000—>100—>110—>111—>000循环。而此时的左芯片由于单刀双掷开关是掷在非门再接到置零端的,所以右芯片处于置零状态,右边三个灯全灭。

(3)当左右开关都打开时,右芯片的右移串行输入端接了高电平,左芯片的左移串行输入端也接了高电平,因此两个芯片的S0,S1端都为高电平,根据表一知两芯片都在并行输入端,而两芯片的并行输入端都是接的高电平,所以来了一个时钟脉冲输出就由000:000变成了111:111,当输出为111:111时经过一个与非门接到了置零端,所以芯片被置零,因此再来一个时钟脉冲就由111:111变成了000:000,如此循环,从而实现了紧急闪烁,6个尾灯一致地闪烁着亮与暗。

3.5 元件的清单

4  设计过程中出现的问题及解决方法

1.设计开始时没有思路。通过查找相关设计书及上网搜索引发自己思维创造能力。

2.某些功能没有找到相关的元器件达到设计目的。通过询问同学与上网搜阅查找元器件及其参数。

3.制作电子稿时,相关符号难以查找。通过朋友的帮助完成特殊符号的输入。

心得体会

通过此次的课程设计,我更深地体会到了数字电路在生活中用途,认识到了原来在我们身边的很多东西都是我们学过的知识。以前总认为课堂上学的和实际应用有很大差距,做完这个课程设计才知道其实是可以紧密相关的,只决定于我们在生活中去不去应用它。比如,《汽车尾灯的控制电路》,我们平时都看过汽车,可是有几个人会去想把它做出来,我想大多数人的心理都觉得这很难,肯定不是我们能做得出来的。经过这次的课程设计,我学到了设计的基本步骤和对新品的使用,还有就是功能的完善是最重要的。此次可省设计得以完成,我感到很开心,因为我终于用自己的所学作出了实际的东西。

在此次设计中,我并没有随便从网上找点什么就直接粘贴过来,也并没有随便找几本参考书就照抄了原设计。从策划设计进程到设计电路,查找元器件,都是经过我自己的思考再加上查找资料去完成的。开始,知识单纯的想象汽车尾灯遇到各种情况时所进行的一系列闪烁活动,然后通过观察来来往往的车辆尾灯确定设计要求。通过对设计要求的分析列出设计方案,然后根据各方案的优缺点综合分析得出最佳方案。确立方案后,通过模拟实验等方法进行论证。论证成功,开始进行设计,根据设计要求画出相应的原理图,然后根据需要选出所需要的元器件及其参数。

在设计过程中遇到的许多难题,通过上网查阅资料与翻阅参考书的途径自学理解并解决。那些很难懂的问题通过与几个同学商议、询问老师,均已一一解决。

参考文献

[1]刘修文主编,实用电子电路设计制作.[M]北京:中国电力出版社,2005

[2]朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京:清华大学出版社,2004

[3]路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:北京交通大学出版社,2004

[4]阎石主编.数字电子技术.[M]北京:高等教育出版社,2006

[5]谢自美主编.电子线路设计·实验·测试.[M]武汉:华中科技大学出版社,2006

[6]华满清主编.电子技术实验与课程设计.[M]北京:机械工程出版社,2005

[7]何平主编.电子技术实验教程.[M]北京:清华大学出版社,2008

 

第二篇:课程设计汽车尾灯控制电路课程报告

滨江学院

 课程论文

           汽车尾灯控制电路       

        电子工程系    

       电子信息工程  

         许凯伟       

        20092305008  

指导教师      祁博宇      

二O 一二  年 十一 月 二十 日

汽车尾灯控制电路

许凯伟

南京信息工程大学电子信息工程系,南京 210044

                             

摘要:本论文设计汽车尾灯控制电路,由两个开关控制实现汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。尾灯分别由左右各三灯泡组成,实验中采用发光二极管显示。这样可以使得尾灯更清楚明显更加人性化。本实验为实现对六盏指示灯的控制采用74ls138译码器控制输出,根据3-8译码器的特点,由控制端G=0再配合另一控制信号即可轻易实现汽车正常运行和刹车的情况。为实现汽车左右转弯时尾灯循环闪烁的功能,本实验采用74ls76JK触发器实现三进制循环计数器控制,配合74ls138译码器的另一输入即可实现尾灯的循环闪烁。定时脉冲源部分由555组成单稳态电路实现。

关键词:汽车尾灯、循环闪烁、译码、脉冲源

1 引言

 

汽车尾灯控制电路是很常用的工作电路,在日常的生活中都有很广泛的应用。汽车行驶时会出现正常行驶,左转弯,右转弯,紧急刹车四种情况。针对这四种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示着四种状态。随着汽车工业的发展,汽车灯具也正发生着日新月异的变化,越来越先进的灯光照明技术在汽车灯具上得到了更多的运用。LED被称为是第四代的汽车光源,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

如今,大功率LED已被大量用于汽车的主刹车灯、尾灯、方向灯、指示灯,也可用于仪表和车内照明。在汽车照明中,预计到20##年,LED将占据绝大部分汽车尾灯照明(包括倒车灯和牌照灯)。采用全LED设计的后灯(尾灯、刹车灯和转向灯)已出现在2000型凯迪拉克和S级奔弛等高档车上,另外,LED还可为车内物体提供独立的局部照明,例如顶灯、阅读灯、抓柄、车锁、开关、杯托、安全带搭扣、镜子边框等,用途日益广泛。

此外,由于发光速度比灯泡快,所以能够迅速向后面的车辆传达刹车信息,有助于提高行车安全。因此,LED给汽车照明系统带来了革命性的发展契机。

这次课程设计利用74138译码器对输入的信号进行译码,从而得到一个低电平输出,再由这个低电平控制一个计数器74161,555计数器输出为高电平时就点亮不同的尾灯(这里用发光二极管模拟),从而控制尾灯按要求点亮。

2 设计内容分析及要求

 

2.1 设计要求

设计一个汽车尾灯控制电路,实现对汽车尾灯显示状态的控制。汽车尾部左、右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟),根据汽车运行情况,指示灯有四种不同的状态:

1)汽车正常行驶时,左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态;

2)汽车右转弯行驶时,右侧3个指示灯按右循环顺序点亮,左侧的指示灯熄灭;

3)汽车左转弯行驶时,左侧3个指示灯按左循环顺序点亮,右侧的指示灯熄灭;

4)汽车临时刹车时,所有指示灯同时处于闪烁状态。

由于汽车尾灯有四种不同的状态,可用2个开关变量进行控制,假定用开关S1和S0进行控制,可以列出尾灯显示状态与汽车运行状态的关系表。

在汽车左、右转弯行驶时,可用一个三进制计数的输出去控制译码电路顺序输出低电平,按照要求顺序循环点亮三个指示灯。假定三进制计数器的状态用Q1、Q0表示,可得出在每种运行状态下,各指示灯与各给定条件的关系,即汽车尾灯控制逻辑功能表如表所示。(1表示熄灭,0表示点亮)

3系统设计方案

方案设计采用74ls138译码器实现对灯的循环控制,通过对输入地址码的改变是不同输出端有效实现对灯的控制,再配合六个与非门实现对刹车和正常运行时灯的闪烁情况控制,其中闪烁控制的CP脉冲由555定时器设计完成,而对于转弯时尾灯的循环点亮则采用设计一个三进制计算器作为3-8译码器的地址输入端实现。其总体框图如下:

  图3-2方案二的原理框图

4系统的组成及工作原理

4.1系统的组成

此系统由CP脉冲电路、三进制循环计数电路、开关控制电路及译码显示电路组成。通过两个开关键组合实现汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车四种情况。并通过六个发光二极管将四种状态表现出来。

4.1.1 CP脉冲电路的设计

由555定时器构成的多谐振荡器。由于555定时器内部的比较器灵敏度高,功能灵活,而且当采用差分电路形式,它所产生的振荡频率受电源电压的影响很小。所以由555构成的多谐振荡器作为CP脉冲源。

4.1.2三进制计数器电路设计

对于要实现三进制的计数器,故应采用2个JK触发器组成。由两片 74LS76芯片来实现此功能,根据状态转移表列出激励方程,并计算出激励方程中的J 、K输入端。即可实现三进制循环计数。

4.1.3开关控制电路设计

电路需达到四个工作状态,通过开关电路控制选择部分电路是否正常工作,从而达到几种功能的选择。

4.1.4译码及显示驱动电路

由74LS138译码器和六个与非门组成对输出高低电平加以控制,从而达到控制二极管的闪烁情况。当开关的状态不同时3-8译码器会对不同的地址进行译码。

4.2系统工作原理

电路由555定时器控制脉冲信号源的频率即可实现了频率可调功能,又三进制计数器和一开关作为译码器的地址输入端。即可完成左右转弯时灯循环闪烁的功能。由组合电路构成的开关控制电路,产生出一控制信号G 、A。根据设计要求可知当输入开关信号相同则使得信号G为0.作为译码器的控制端使得译码器输出都为高电平。与非另一信A,根据信号A的高电平或者CP脉冲则可实现汽车正常运行和刹车时尾灯的功能。

当开关S1,S0都断开时,此时控制信号G=0,根据74LS138译码器的译码原则则使得输出都为高电平,此时的控制信号A也为高电平,则两者高电平做与非运算,得出为低电平。根据现实设计电路可得六盏灯都为灭的状态,实现对于了汽车正常运行时尾灯的情况。

当开关S1断开,S0接通时,此时控制信号G=1,根据74LS138译码器的译码原则对于以地址控制输出,此时的控制信号A也为高电平,那么根据译码器的特点此时输出由三进制计数器的两输出和一开关S0构成地址控制端。从而控制输出。由于此时地址端输入应该为100 101 110三种,那么对于于译码器则只有y4 y5 y6输出有效。那么就能实现左转弯的功能了。

同理要实现右转弯时,即当开关S1接通,S0断开时,此时控制信号G=1,根据74LS138译码器的译码原则对于以地址控制输出,此时的控制信号A也为高电平,那么根据译码器的特点此时输出由三进制计数器的两输出和一开关S0构成地址控制端。从而控制输出。由于此时地址端输入应该为000 001 010三种,那么对于于译码器则只有y0 y1 y2输出有效。那么就能实现右转弯的功能了。

而当开关S1 S0都接通时,此时控制信号G=0,A=CP。根据3-8译码器的译码原则此时地址端控制无效,输出全为高电平。而此时根据开关控制电路设计的控制信号A为CP脉冲信号,那么进入与非门的就是高电平和CP信号,所以在现实驱动电路中及LED一端的电压就为CP。所以此时所有灯都会随着CP脉冲的信号频率不停的闪烁。而且利用555定时器产生的CP信号通过调节电压电容等参数还能实现对CP信号的频率改变。所以改变频率时灯闪烁的速度也不同。实验中可观察到明显的现象。


5 电路设计

5.1 555时钟脉冲电路

由于555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定,不易受干扰。而且本实验中控制电路对脉冲精度要求不高,只要能实现可调即可。故选择采用NE555构成多谐振荡器作为脉冲电路。其原理电路图如下图:

图5-1 555时钟脉冲电路

5.2三进制循环控制电路

要实现三进制计数,其状态图如下:

表5-1 三进制计数器的状态表

其电路图为

图5-2 三进制循环控制电路

5.3开关控制电路

设译码器和显示驱动电路的使能端控制信号分别为G和A,G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接,A与现实驱动电路中与非门的一端相连接。根据总体功能表分析及组合的G、A与给定条件开关(S1、S0、CP)的关系真值表如下表:

表5-2 开关与控制信号真值表

图5-3 开关控制电路

5.4  译码及显示驱动电路

译码与驱动显示电路采用74LS138、六个与非门和六个反相器组成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接入S1、Q1、Q0,当S1=0,使能端信号A=G=1,计数器的状态为00 01 10时,译码器对应输出端y0y1y2依次有效,两河与非门及使得指示灯d1 d2 d3按顺序循环点亮,示意汽车左转弯。同理当s1=1的时候指示灯d4 d5 d6按顺序循环点亮,示意汽车右转弯。当G=0,A=1时,74LS138的输出端全为1高电平,此时指示灯全灭。而当G=0,A=CP时,同理指示灯将随CP的频率闪烁。其译码显示驱动电路图如下:

图5-4 译码及显示驱动电路

6 实验总结

本次实验我们组员分工找资料,并积极配合,终于将汽车尾灯设计完成。在设计过程中我们用到了上学期学到的同步计数器的原理及设计方法和74LS138、555定时器、组合电路的设计等知识。本次实验虽通过了多翻改进并基本实现了汽车正常运行、左右转弯和刹车等功能,当实验中通过仔细观察发现电路中存在较大的时间延迟。本次实验由555定时器构成的多谐振荡器产生的脉冲比较正常,而且还实现了频率可调的扩展。其占空比比较平衡。可知延迟问题不应该出在这里但是就用这个完全正常的脉冲触发的三进制计数器就产生了较大的时间延迟。另外,在译码器不工作而直接用脉冲控制六个尾灯进行闪烁时,也产生了较大的时间延迟。在大概几秒钟延迟之后,三进制计数器正常工作,汽车尾灯也按要求工作。当然这是本次实验的一个不够完美的地方。期望下次这样的情况能更好的改进。

通过这次设计,不仅加强了我们组员的合作精神。还让我们将所学的知识利用到了实践中。更好地掌握实验原理、操作方法、步骤,全面了解仪器设备的性能并正确地使用仪器,锻炼我们的思考问题、分析问题和解决问题的能力,提高我们的创新思维和实际动手能力。

附录一、原理图

原理图1

Pcb图

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