課程設(shè)計(jì)---汽車(chē)尾燈控制器

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要i</b></p><p>　　1 方案論證與設(shè)計(jì)1</p><p>　　2單元模塊電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路5</p><p>　　2.2序列信號(hào)發(fā)生器5<

2、;/p><p>　　2.3汽車(chē)尾燈控制電路6</p><p>　　2.4控制電路原理總圖7</p><p>　　3 仿真結(jié)果及分析8</p><p>　　3.1 多諧振蕩器的輸出頻率及波形仿真8</p><p>　　3.2 寄存器并行輸出端的波形仿真9</p><p><b>　

3、　4 心得體會(huì)10</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課設(shè)要求設(shè)計(jì)一個(gè)汽車(chē)尾燈的控制電路，用于反映汽車(chē)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。汽車(chē)尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈，當(dāng)接通左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車(chē)和正常行駛時(shí)，指示燈按照指定要求閃爍。對(duì)汽車(chē)的四種狀態(tài)，分別用0,1對(duì)其進(jìn)行二進(jìn)制編碼，正常行駛，向右轉(zhuǎn)彎，向左轉(zhuǎn)彎，緊急剎車(chē)分別對(duì)應(yīng)00,01

4、,10,11，故可以用兩個(gè)開(kāi)關(guān),作為汽車(chē)運(yùn)行信號(hào)的輸入，控制清零端來(lái)控制寄存器；由計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生序列信號(hào)，送給寄存器的串行輸入端完成循環(huán)左右移動(dòng)；由555定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，經(jīng)二分頻后送給寄存器完成燈的閃爍。</p><p>　　關(guān)鍵字：計(jì)數(shù)器；移位寄存器；序列信號(hào)發(fā)生器；多諧振蕩器</p><p><b>　　1 方案論證與設(shè)計(jì)</b></p>

5、<p>　　方案一：利用計(jì)數(shù)器，移位寄存器及555定時(shí)器</p><p>　　汽車(chē)有四種運(yùn)行狀態(tài)，正常行駛，向右轉(zhuǎn)彎，向左轉(zhuǎn)彎，緊急剎車(chē)，分別用0,1對(duì)其進(jìn)行二進(jìn)制編碼，四種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)00,01,10,11，故可以用兩個(gè)開(kāi)關(guān),作為汽車(chē)運(yùn)行信號(hào)的輸入。左右尾燈的循環(huán)順序點(diǎn)亮，以右尾燈為例，三個(gè)燈的狀態(tài)由000100010001000循環(huán)變化，那么可以利用雙向移位寄存器對(duì)序列信號(hào)“100100”右移完成

6、右尾燈的循環(huán)點(diǎn)亮。當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，開(kāi)關(guān)，移位寄存器由串行輸入改為并行輸入，并行輸入端為時(shí)鐘脈沖經(jīng)過(guò)二分頻后的信號(hào)；序列信號(hào)可由計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生，時(shí)鐘脈沖由555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。汽車(chē)的工作狀態(tài)如下表所示(“1”表示燈亮，“0”表示燈滅)：</p><p><b>　　表1-1</b></p><p>　　電路的工作原理框圖如下圖所示：</p>&

7、lt;p>　　圖1-1 工作原理框圖</p><p>　　電路的工作原理如下圖1-2所示：</p><p>　　圖1-2 方案一原理圖</p><p>　　方案二：利用JK觸發(fā)器或D觸發(fā)器構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，完成00,01,10三種狀態(tài)的循環(huán)，然后再通過(guò)邏輯電路將其轉(zhuǎn)換成所需的001,010,100三種左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的信號(hào)；原理如下：</p><

8、p>　　設(shè)：計(jì)數(shù)器輸出的兩位信號(hào)從高位到低位分別是，輸出的信號(hào)為ZYX；</p><p>　　，， ，輸出信號(hào)ZYX便可產(chǎn)生右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)信號(hào)；</p><p>　　設(shè)74LS10的輸出為F，74LS86的輸出為G，設(shè)譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端E1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門(mén)的一個(gè)輸入端（作為顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端）相連接。</

9、p><p>　　通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端來(lái)控制汽車(chē)尾燈的四種運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　汽車(chē)的工作狀態(tài)如下表1-2所示：</p><p>　　表1-2 汽車(chē)的狀態(tài)控制表</p><p>　　表1-2 汽車(chē)的工作狀態(tài) </p><p>　　方案二原理圖如下所示：</p><p&g

10、t;　　圖1-2 方案二原理圖</p><p>　　方案三：利用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能</p><p>　　通過(guò)AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的控制簡(jiǎn)單易行，而且穩(wěn)定性很高?？梢院苋菀椎目刂芁ED的閃爍方式，通過(guò)獨(dú)立按鍵來(lái)模擬左右轉(zhuǎn)及剎車(chē)，并給單片機(jī)產(chǎn)生外部中斷。故此電路可以使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電路以51單片機(jī)為核心，外圍電路包括有六個(gè)LED指示燈

11、，指示左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，當(dāng)P0口輸出為高電平時(shí)，LED發(fā)光。外加開(kāi)關(guān)來(lái)模擬左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)及剎車(chē)，開(kāi)關(guān)一端接P1口，另一端接的是地，程序中可以先把P1口置高，當(dāng)檢測(cè)到P1口的那個(gè)端被拉低則說(shuō)明有按鍵被按下，則會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。右側(cè)電電阻為P0口的上拉電阻，大小為4.7k。蜂鳴器部分通過(guò)一個(gè)PNP三極管驅(qū)動(dòng)buzzer，當(dāng)beep口輸入為高電平時(shí)，buzzer蜂鳴器發(fā)出響聲，當(dāng)beep口輸入為低電平是，buzzer蜂鳴器不響。</p>

12、<p>　　方案一思路簡(jiǎn)單，利用中小規(guī)模集成的芯片計(jì)數(shù)器與數(shù)據(jù)選擇器便可完成序列信號(hào)產(chǎn)生，不需經(jīng)過(guò)邏輯電路的運(yùn)算，另外，開(kāi)關(guān)直接控制四種運(yùn)行狀態(tài)，未經(jīng)過(guò)譯碼器的轉(zhuǎn)換；方案二構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器連線比較復(fù)雜，電路可能不太穩(wěn)定，但成本低；方案三思路最簡(jiǎn)單，未利用很多的數(shù)電知識(shí)，不能起到本次課設(shè)的作用。綜上：選擇方案一。</p><p><b>　　2單元模塊電路設(shè)計(jì)</b></p&g

13、t;<p>　　2.1時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　電路原理圖如下圖2-1所示：由555定時(shí)器及外圍電路構(gòu)成的多諧振蕩器，最終由3腳輸出脈沖信號(hào)。</p><p>　　充電所用時(shí)間，即脈沖高電平時(shí)間：</p><p>　　放電所用時(shí)間，即脈沖低電平時(shí)間：</p><p><b>　　所以，脈沖周期為：</

14、b></p><p><b>　　頻率f為：</b></p><p>　　本課設(shè)設(shè)計(jì)的2，，為了使時(shí)鐘脈沖的占空比盡量接近為，選用的，綜合考慮后，取 圖2-1 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　2.2序列信號(hào)發(fā)生器</p>&

15、lt;p>　　由74LS161和74LS151構(gòu)成的“100100”序列信號(hào)發(fā)生器如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 序列信號(hào)“100100”發(fā)生器</p><p>　　從74LS161功能表中可知，當(dāng)清零端CR=0，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全0，為異步復(fù)位功能。當(dāng)CR=1且LD=0時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)

16、分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=1，CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。</p><p>　　74LS161的TE、PE、接+5V，端與的與非相連，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)輸入時(shí)，就為6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。將74LS161的低3位依次與74LS151輸入端的低3位相連，就完成“10

17、0100”循環(huán)序列信號(hào)的電路。</p><p>　　將時(shí)鐘脈沖二分頻后便完成了便完成了車(chē)燈閃爍所需的信號(hào)，輸給左右移寄存器的并行輸入端。二分頻電路如右圖所示： 圖2-3 二分頻電路</p><p>　　2.3汽車(chē)尾燈控制電路</p><p>　　由兩個(gè)移位寄存器74LS194構(gòu)成，汽車(chē)尾燈控制電

18、路如下圖所示：</p><p>　　圖2-4 汽車(chē)尾燈控制電路</p><p>　　因此，可用清零端與左右移動(dòng)和并行輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)子左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)與剎車(chē)的功能。</p><p>　　當(dāng)車(chē)子剎車(chē)時(shí)，，兩片74LS194清零端接低電平，此時(shí)正常行駛功能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　當(dāng)車(chē)子右轉(zhuǎn)時(shí)，，U4 清零端接低電平，而U5清零端接高電平，U5串行功能打

19、開(kāi)，將74LS151的輸出端接到其串行輸入端，這樣汽車(chē)右轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)。同理，汽車(chē)左轉(zhuǎn)也可實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，，將兩片芯片并行輸入功能打開(kāi)，同時(shí)將兩芯片清零端置高電平，再將JK觸發(fā)器Q端接到兩片的8個(gè)并行輸入端，實(shí)現(xiàn)剎車(chē)時(shí)閃爍功能。</p><p>　　2.4控制電路原理總圖</p><p>　　綜上，由以上單元模塊得原理總圖，如下圖所示：<

20、/p><p>　　圖2-5 工作原理總圖</p><p>　　用4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161做出一個(gè)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將其輸出端的低3位接入到8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS152，產(chǎn)生“100100”的序列信號(hào)，再將74LS152的輸出端連接入到移位寄存器的串行輸入端口，當(dāng)移位寄存器串行輸入時(shí)，尾燈依次點(diǎn)亮功能實(shí)現(xiàn)。將JK觸發(fā)器的輸出端與74LS194的并行輸入端相連，當(dāng)74LS194并行輸入時(shí)，6燈

21、閃爍功能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　通過(guò)開(kāi)關(guān)控制74LS194的清零，利用74LS194清零端區(qū)分左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時(shí)亮燈情況。而利用移位寄存器串行輸入與并行輸入間的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)行剎車(chē)是燈的閃爍與轉(zhuǎn)彎時(shí)燈的依次點(diǎn)亮。</p><p><b>　　3 仿真結(jié)果及分析</b></p><p>　　3.1 多諧振蕩器的輸出頻率及波形仿真</p>

22、<p>　　多諧振蕩器的輸出仿真如圖所示，，占空比接近50%，能夠?qū)崿F(xiàn)電路預(yù)期的設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖3-1 多諧振蕩器輸出信號(hào)的頻率</p><p>　　圖3-1-2 多諧振蕩器輸出端的波形</p><p>　　3.2 寄存器并行輸出端的波形仿真</p><p>　　汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎時(shí)，寄存器U4的輸出端的輸出波形，第一條線為

23、，第二條線為，第三條線為，如下圖所示：</p><p>　　圖3-2-1 左右移時(shí)寄存器輸出端的波形</p><p>　　由上圖可知：右轉(zhuǎn)彎時(shí)輸出的高電平向右移()，完成燈右循點(diǎn)亮的功能。左移時(shí)的高電平向左移()，便可看出發(fā)光二極管的循環(huán)點(diǎn)亮。</p><p>　　圖3-2-2 閃爍時(shí)寄存器輸出端的波形</p><p>　　由上圖知：并行輸入

24、時(shí)的寄存器的輸出端是高低電平均勻變化的信號(hào)，可以完成發(fā)光管的閃爍功能。</p><p><b>　　4 心得體會(huì)</b></p><p>　　本次實(shí)物制作最終完全實(shí)現(xiàn)了課設(shè)要求的功能。</p><p>　　設(shè)計(jì)尾燈控制電路方案繁多，但在最終決定設(shè)計(jì)方案時(shí)，比較了諸多方案的優(yōu)劣簡(jiǎn)易程度，并對(duì)其進(jìn)行了分析，因此也對(duì)數(shù)電里的基本時(shí)序電路和組合邏輯電路

25、的知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)與深入理解，進(jìn)一步增進(jìn)了對(duì)一些常見(jiàn)邏輯器件的了解，提高了我們的邏輯分析能力，使我們?cè)谶壿嬰娐返姆治雠c設(shè)計(jì)上有了很大的提高。</p><p>　　由于本課設(shè)比較簡(jiǎn)單，方法也多種多樣，如何在網(wǎng)上篩選方案并在理解其原理的基礎(chǔ)的在改動(dòng)一些電路，對(duì)我也是種挑戰(zhàn)與提高；面對(duì)不知道的知識(shí)，芯片及技術(shù)，如何從網(wǎng)絡(luò)上或者論壇上找到自己所需的也是一種學(xué)習(xí)的過(guò)程；在查找資料的過(guò)程中，認(rèn)識(shí)到了數(shù)電的重要性與不可替代的應(yīng)用

26、。</p><p>　　在解決原理上的問(wèn)題和遇到不理解的問(wèn)題時(shí)，更多的是自己獨(dú)立思考，這提到了自己獨(dú)立思考的能力；在調(diào)試實(shí)物的過(guò)程中，遇到了問(wèn)題然后再相互探討解決，團(tuán)隊(duì)合作也是非常重要的。</p><p>　　最后，通過(guò)本次課設(shè)不僅 鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我更加懂得了理論與實(shí)際的重要性，只有理論知識(shí)是不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)

27、與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳有宇.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京，清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[2] 謝自梅..電子線路設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000</p><p>