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文本内容:
课程设计任务书学生姓名专业班级指导教师工作单位题目:汽车尾灯控制器的电路设计
1、训练目的主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练,提高学生的基础理论知识、基本动手能力,提高人才培养的基本素质
二、初始条件计算机;MicrosoftOfficeWord软件;PROTEL软件本设计既可以使用中、小规模集成电路芯片
7400、
7404、
74138、
7476、7486和其它器件实现对汽车尾灯显示的控制功能本设计也可以使用单片机系统构建简易频率计工作电源Vcc为12V电路组成框图如图1所示图1汽车尾灯控制电路框图要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、课程设计工作量1周
2、技术要求设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(用发光管模拟),要求是
①汽车正常行驶时,尾灯全部熄灭
②当汽车右转弯时,右侧3个指示灯按右循顺序点亮
③当汽车左转弯时,左侧3个指示灯按左循顺序点亮
④临时刹车时,所有指示灯同时闪烁
⑤选择电路方案,完成对确定方案电路的设计计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图,阐述基本原理制作实际运行装置
3、查阅至少5篇参考文献按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范
4.时间安排
7.5理论设计
7.6~
7.7安装调试或仿真
7.8撰写报告
7.9答辩指导教师签名2010年6月10日系主任签名2010年6月10日目 录1摘要………………………………………………….………………………… 12设计要求与思路……………………………………………………………….. 1
2.1设计目的与要求……………………………………………………………2
2.2设计思路构想………………………………………………………………
22.
2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系……………………………
22.
2.2汽车尾灯控制器功能描述……………..…………………………….….23单元电路设计………………………………………………………………..… 4
3.1秒脉冲电路的设计…………………………………………………..………
43.2开关控制电路的设计……………..…………………..……………….….5
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………………………………………………
73.5尾灯状态显示电路的设计………………………….………………………84电路仿真与分析………………..…….…………….……………………………
104.1电路仿真总电路图……………………………………………..…………
104.2汽车尾灯控制器电路的工作原理………………………………………..105电路安装与调试……………………………………………………...……….
115.1电路安装过程…………………………………………………..……….
115.2电路的调试………………………………………………………..……...116元器件清单…………………………………………………………..…….…117设计体会………………..…………………………………………..……..…13 参考文献……………………………………………………………..………...141摘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 本文介绍了一种通过TTL系列产品设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法主要阐述了如何通过555系列来制作脉冲产生器,如何利用J-K触发器改制三进制的计数器和译码器的使用等一系列方法实验通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现了汽车在行驶时候的四种情况正常行驶,左拐弯,右拐弯,临时刹车关键字汽车尾灯,脉冲,译码器,AbstractCurriculumdesignasasimulationofdigitalelectronictechnologyandelectronictechnologyanimportantcomponentofthecourseontheonehandthepurposeofenablingustofurtherunderstandingofcoursecontentthebasicdigitalsystemdesignanddebuggingmethodsapplicationsofintegratedcircuitstoincreaseknowledgefostertheabilityofourhandsaswellasanalysisproblem-solvingabilities. ThisarticledescribesaseriesofproductdesignthroughsimulationTTLautotaillightcircuitmethodswork.Mainlyonhowtoproduce555seriespulsegeneratorhowtomakeuseofJKflip-flopternarysystemdecoderofthecountersandtheuseofarangeofmethods.Experimentalsimulationofvehiclethroughthelight-emittingdiodetaillightstoachieveamovingcarwhenthefourcases:thenormaltrafficleftturnrightturntemporarybrake.Keywords:autolampspulsedecoder2设计要求与思路
2.1设计目的与要求设计目的设计一个汽车尾灯控制器,实现对汽车尾灯状态的控制设计要求在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(假定用发光二极管模拟),根据汽车运行的状况,指示灯需具有四种不同的状态
①汽车正向行驶时,左右两侧的指示灯处于熄灭状态
②汽车向右转弯行驶时,右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮
③汽车向左转弯行驶时,左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮
④汽车临时刹车时,左右两侧指示灯处于同时闪烁状态
2.2设计思路与构想
2.
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左转尾灯右转尾灯K1K0D1D2D3D4D5D600正常运行灯灭灯灭01右转弯按D
3、D
2、D1顺序循环点亮灯灭10左转弯灯灭按D
4、D
5、D6顺序循环点亮11临时刹车所有尾灯同时闪烁
2.
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D
1、D
2、D
3、D
4、D
5、D6与开关控制变量K
1、K0,计数器的状态Q
1、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)表
2.2 汽车尾灯控制器功能表 控制变量计数器状态汽车尾灯K1K0Q1Q0D1 D2 D3D4 D5 D600dd000000010010100010101000000000001000101000000000010001000111ddcpcpcpcpcpcp根据以上设计分析与功能描述,可以得出汽车尾灯控制器的结构框图,如下图所示 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
3.1555定时器的引脚图 图
3.1555定时器的引脚图由于本次实验对脉冲的要求不高,同时为了保证二极管的闪烁适宜,可以让脉冲周期设定为一秒左右即可电路原理如图
3.2所示图
3.2用NE555制作脉冲发生器的原理图
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,K
1、K0以及时钟脉冲CP之间的关系如表
3.3所示表
3.3 使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制时钟脉冲使能控制信号电路工作状态K1K0CPGF00d01 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)01d11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D
1、D
2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮) 10d11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D
4、D
5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮)11cp0cp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cp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cp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如图
3.3所示图
3.3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次态Q1Q0Q1Q000010110100011dd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74LS76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,所以选用此方案图
3.474LS76芯片引脚图图
3.5三进制计数器方案二由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74LS74芯片实现,以及74LS00与非门和74LS04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
3.4为74LS76引脚图,利用74LS76实现三进制计数电路如图
3.5所示
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K
1、Q
1、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D
1、D
2、D3对应的反相器输出依次为低电平,从而使指示灯D
1、D
2、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D
4、D
5、D6对应的反相器输出依次为低电平,从而使指示灯D
4、D
5、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为74LS138译码器的功能真值表74LS138译码器接法如图
3.7所示图
3.674LS138译码器引脚图表
3.374LS138功能表图
3.774LS138控制译码显示电路
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
3.9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图
3.8二极管发光电位4电路仿真与分析
4.1电路仿真总电路图图
4.1汽车尾灯控制器电路原理图
4.2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为节省成本,采用实验室提供的脉冲信号做的测试 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74LS10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5电路安装与调试
5.1电路安装过程对照电路图焊接电路,过程中注意虚焊与短路,电源Vcc与接地端的接法,在安装中外观需要提高,电路功能基本实现
5.2电路的调试将外接电源接好后,一起打开开关或一起断开开关或打开K
1、K2任何其中一个开关,分别观察二极管发光状况并与设计要求比较,发现基本符合设计要求6元器件清单表
6.1元件清单名称规格数量电阻200Ω
63.3KΩ2开关-----2发光二极管红6NE555-----174LS00-----274LS04-----274LS86-----174LS76-----1导线-----若干附图
6.1其他元器件引脚图74LS86引脚图74LS04引脚图74LS00引脚图74LS10引脚图74LS76引脚图7设计体会本次设计经过N番修改,最终基本实现了规定的功能但仍然有问题未得以解决就所知而言,这次设计的电路存在着较大的时间延迟除此之外,大致能实现在汽车正常前行时,尾灯全部处于熄灭状态;当汽车右转弯时,右侧3个指示灯按右循环顺序点亮;当汽车左转弯时,左侧3个指示灯按左循环顺序点亮;而在汽车临时刹车时,所有指示灯同时闪烁由555定时器构成的多谐振荡器产生的脉冲比较正常,其占空比比较平衡,可近似于秒脉冲可知,延迟问题不出在这里但是,就用这个完全正常的脉冲触发的三进制计数器就已经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十多秒钟的时间延迟之后,三进制计数器正常工作,汽车尾灯也按要求正常工作本次设计过程中,除有未解决的问题之外,也出现了若干障碍以致此次设计修改良多甚至还有诸如以与门代与非门,且还狠查狠改都没找出问题症结所在的情况实在令人汗颜通过这次设计,也算将所学数电知识复习了一遍至少熟悉了几进制计数器的设计,用译码器进行数据分配,及用555制成占空比较平衡的多谐振荡器另外也增强了学生设计部分,联系部分的能力参考文献
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[7].韩克柳秀山主编电子技能与EDA技术暨南大学出版社2005本科生课程设计成绩评定表姓名性别男专业、班级课程设计题目汽车尾灯控制器的电路设计课程设计答辩或质疑记录成绩评定依据最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)指导教师签字年月日。