汽车尾灯控制器的电路设计--课程设计.doc

设 计 报 告学 院电子与信息学院课程名称电子电路课程设计设计题目 汽车尾灯控制器的电路设计专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 时 间 汽车尾灯控制器的电路设计目      录1 绪论  12 功能描述  1 2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 2 2.2汽车尾灯控制器功能描述 23 单元电路设计  3 3.1秒脉冲电路的设计 33.2开关控制电路的设计   3 3.3三进制计数器电路的设计 4 3.4译码与显示驱动电路的设计 53.5尾灯状态显示电路的设计 64 电路总图 64.1汽车尾灯控制器电路的工作原理 64.2参数计算与器件选择 75 元器件清单 76 设计体会 8 参考文献 9 。1绪论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的方法，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。    另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，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。通过实践引导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实践的阶段。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。2功能描述2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系    为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。假定用开关K1和K0进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表2.1所示。  表2.1汽车尾灯和汽车运行状态开关控制  汽车运行状态 右转尾灯 左转尾灯 K1     K0  D1 D2 D3  D4 D5 D6 0      0 正常运行 灯灭 灯灭 0      1 右转弯 按D1、 D2、 D3顺序循环点亮 灯灭 1      0 左转弯 灯灭 按D4、D5、D6顺序循环点亮 1      1 临时刹车 所有尾灯同时闪烁 2.2汽车尾灯控制器功能描述    在汽车左右转弯行驶时由于3 个指示灯被循环顺序点亮，所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮3个指示灯。设三进制计数器的状态用Q1和Q0表示，可得出描述指示灯D1、D2、D3、D4、D5、D6与开关控制变量K1、K0，计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP之间关系的功能表如表2.2所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。    根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图。整个电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示5部分组成。表2.2汽车尾灯控制器功能表控制变量K1 K2 计数器状态Q1Q0 汽车尾灯   D1   D2   D3 D4   D5   D6 0   0 d      d 0    0    0 0    0    0 0   1 0      00      11      0 0    0    00    0    00    0    0 1    0    00    1    0 0    0    1 1   0 0      00      11      0  0    0    10    1    01    0    0 0    0    00    0    00    0    0 1   1 d      d cp    cp   cp cp    cp   cp        。3单元电路设计    3.1秒脉冲电路的设计   方案一：石英晶体振荡器；   此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路。方案二：由555定时器构成的多谐振荡器；    由555定时器构成的多谐振荡器。555定时器的管脚图如图3.1所示。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。图3.1 555定时器的引脚图      图3.1 555定时器的引脚图3.2开关控制电路的设计    设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。由总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量，K1、K0以及时钟脉冲CP之间的关系如表3.1所示。根据表3.1所示关系，可求出使能控制信号G和F的逻辑表达式为    表3.1  使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制K1 K0 时钟脉冲CP 使能控制信号G   F 电路工作状态 0   0 d 0   1 汽车正常行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭） 0    1 d 1   1 汽车右转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮） 1    0 d 1   1 汽车左转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮）  1    1 cp 0   cp 汽车临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲作用下同时闪烁）      根据G和F的逻辑表达式，可画出开关控制电路。3.3三进制计数器电路的设计    三进制计数器的状态表如表3.2所示。表3.2 三进制计数器的状态表现态Q1  Q0 次态 0     00     11     01     1 0     11     00     0d     d  方案一：由J-K触发器构成的三进制计数器；   由于电路中只需采用一片双J-K触发器7476芯片即可（7476芯片引脚图如图3.7所示），因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。    方案二：由D触发器构成的三进制计数器；   两个D触发器可由一片双D触发器7474芯片实现（7474芯片引脚图如图3.9所示），以及7400与非门和7404非门来实现此电路。 由于电路结构较之上一方案有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个），成本较高，因此不采用此方案。  ； 图3.9 7474芯片引脚图。图3.7 7476芯片引脚图Vcc 2CR   2D 2Ck 2St   2Q -2Q    双D触发器74LS7414   13   12   11   10   9    8    ）                          1    2    3    4    5    6    7    1Cr 1D 1Ck   1St 1Q -1Q   GND 3.4译码与显示驱动电路的设计    译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6个与非门和6个反相器构成。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当图中G=F=1、K1=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=F=1、K1=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0，F=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；当图中G=0，F=cp时，所有指示灯随cp的频率闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。表3.3 74LS138译码器的功能真值表。【74LS138译码器引脚图】3.5尾灯状态显示电路的设计    尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和6个电阻组成，图中，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。4电路总图： 4.1汽车尾灯控制器电路的工作原理    其工作原理图如图4.1所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以图4.1汽车尾灯控制器电路原理图将电路分为以下几部分：    首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号。    其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。    最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门，6个非门以及7410提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能4.2参数计算与器件选择    （1）电阻：由于f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz                            (4.1)所以选取R1=0.3K，R2=7K，C1=C2=100F，其他电阻可选为100即可。   （2）电容：如上所述，电容均选100F/25V。   。5元器件清单表5.1 元器件清单名称 规格 数量 电阻 0.3K 1  7K 1  100 8 电容 100F/25V 2 开关 - 2 发光二极管 LED(共阳) 6 555定时器 NE555 1 74LS00 - 2 74LS04 - 2 74LS10 - 1 74LS76 - 1 74LS86 - 1 74LS138 - 1 表5.2 元器件引脚图74ls8674ls0474ls10。6设计体会  这次课程设计可以说喜忧参半，看似简单的一块电路板却花费我一个多月的时间，但成功的喜悦和自豪非我辈能渗透。虽然电路外观不尽如人意，但成果是有目共睹的和我猜测的一样，我的宝贝小灯泡闪烁胜利的光辉！我把在实验楼最后一次调试电路赋予伟大的内涵：“具有划时代意义的调试！”是的，如果没有那么多难忘的经历是不会有如此深刻的感触的。从一开始接受课程任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终制作成型，每一步都必须真诚付出。刚开始我是做了一款简易的“高灵敏度的报警器”。但因为其中一个场效应管不知如何连接，结果调试不出。弃之不敢，不弃也不好。如同鸡肋！最后还是狠下决心改电路。改成现在的电路后已是第12周，为了赶时间，在电路图出炉后我连续孤军奋战三个白天和晚上，报废了两个电烙铁，精神却一直很良好和充沛，这是空前的。我拒绝和其他人合作，我认为虽然一个人做比较没底，付出比较大，但一个人做很自由，很会考验人。说真话，从一开始我就很担忧做不成功，毕竟是第一次，很多技能都要从零开始，芯片怎样接，各种零件长什么模样都不清楚。这次得益于自己的耐心和决心，也离不开老师和周围同学的帮忙。特别感谢指导老师柳秀山老师的悉心指点！感谢女友的关心和支持！感谢在我设计和制作过程给予我帮助的苏长进，罗振强等同学！参考文献1.屠其非.LED用于汽车尾灯的展望.光源与照明,2001（01）2.梁恩主 著.Protel 99SE电路设计与仿真应用.北京：清华大学出版社，20003.姚福安 著.电子电路设计与实践. 山东: 山东科学技术出版社,20024.康华光主编. 数字电子基础. 北京：高等教育出版社，19995.杨志亮 著.Protel DXP电路原理图设计技术.山西：西北工业大学出版社    20026.路勇主编.电子电路实验及仿真.北京:清华大学出版社，20047.唐程山主编.电子技术基础.北京：高等教育出版社，20058韩克 柳秀山主编。电子技能与EDA技术。暨南大学出版社，20059