電子電路課程設(shè)計---汽車尾燈控制器的電路設(shè)計

1、<p><b>　　設(shè) 計 報 告</b></p><p>　　汽車尾燈控制器的電路設(shè)計</p><p>　　目      錄1 緒論……………………………………………………………………………  12 功能描述………………………………………………………………………  1 2

2、.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系……………………………… 2 2.2汽車尾燈控制器功能描述………………………………………………… 23 單元電路設(shè)計…………………………………………………………………  3 3.1秒脈沖電路的設(shè)計………………………………………………………… 33.2開關(guān)控制電路的設(shè)計……………………………………………………   3 

3、3.3三進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計………………………………………………… 4 3.4譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計……………………………………………… 53.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計………………………………………………… 64 電路總圖……………………………………………………………………… 64.1汽車尾燈控制器電路的工作原理………………………………………… 64.2參數(shù)計算與器件選擇………………………………………………

4、……… 75 元</p><p><b>　　。1緒論</b></p><p>　　課程設(shè)計作為數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)課程的重要組成部分，目的是一方面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的方法，增加集成電路應(yīng)用知識，培養(yǎng)我們的實際動手能力以及分析、解決問題的能力。    另一方面也可使我們更好地鞏固和加深對基

5、礎(chǔ)知識的理解，學(xué)會設(shè)計中小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，獨(dú)立完成調(diào)試過程，增強(qiáng)我們理論聯(lián)系實際的能力，提高電路分析和設(shè)計能力。通過實踐引導(dǎo)我們在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實踐奠定基礎(chǔ)。    通過設(shè)計，一方面可以加深我們的理論知識，另一方面也可以提高我們考慮問題的全面性，將理論知識上升到一個實踐的階段。設(shè)計是工科學(xué)生面對的重要課題，經(jīng)歷這個過程才能真切感受到工科的魅力，拉近與生產(chǎn)的距離。</p

6、><p>　　。2功能描述2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系    為了區(qū)分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，需設(shè)置2個狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)K1和K0進(jìn)行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，如表2.1所示。  表2.1　汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)控制  汽車運(yùn)行狀態(tài) 右轉(zhuǎn)尾燈 左轉(zhuǎn)尾燈 

7、;K1     K0  D1 D2 D3  D4 D5 D6 0      0 正常運(yùn)行 燈滅 燈滅 0      1 右轉(zhuǎn)彎 按D1、 D2、 D3順序循環(huán)點亮 燈滅 1

8、      0 左轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D4、D5、D6順序循環(huán)點亮 1      1 臨時剎車 所有尾燈同時閃爍 </p><p>　　2.2汽車尾燈控制器功能描述    在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時由于3 個指示燈被循環(huán)順序

9、點亮，所以可用一個三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點亮3個指示燈。設(shè)三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)用Q1和Q0表示，可得出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關(guān)控制變量K1、K0，計數(shù)器的狀態(tài)Q1、Q0以及時鐘脈沖CP之間關(guān)系的功能表如表2.2所示（表中指示燈的狀態(tài)“1”表示點亮，“0”表示熄滅）。    根據(jù)以上設(shè)計分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖。整個電路可由秒

10、脈沖電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制電路、譯碼與顯示驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示5部分組成。</p><p>　　表2.2　汽車尾燈控制器功能表控制變量K1 　K2 計數(shù)器狀態(tài)Q1　　Q0 汽車尾燈   D1   D2   D3 D4   D5   D6 0 

11、;  0 d      d 0    0    0 0    0    0 </p><p>　　0   1 0    

12、60; 00      11      0 0    0    00    0    00    0    0 1 

13、60;  0    00    1    0 0    0    1 </p><p>　　1   0 0      00   &

14、#160;  11      0  0    0    10    1    01    0    0 0    0  &#

15、160; 00    0    00    0    0 1   1 d      d cp    cp   cp cp   

16、; cp   cp        </p><p>　　。3單元電路設(shè)計    3.1秒脈沖電路的設(shè)計   方案一：石英晶體振蕩器；   此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到

17、頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計，但由于盡量和課堂知識聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。</p><p>　　方案二：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器；    由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。555定時器的管腳圖如圖3.1所示。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電

18、路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。圖3.1 555定時器的引腳圖      </p><p>　　圖3.1 555定時器的引腳圖</p><p>　　3.2開關(guān)控制電路的設(shè)計    設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的

19、使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動電路中與非門的一個輸入端相連接。由總體邏輯功能可知，G和F與開關(guān)控制變量，K1、K0以及時鐘脈沖CP之間的關(guān)系如表3.1所示。根據(jù)表3.1所示關(guān)系，可求出使能控制信號G和F的邏輯表達(dá)式為    表3.1  使能控制信號與開關(guān)控制變量、時鐘脈沖的關(guān)系開關(guān)控制K1 　K0 時鐘脈沖CP 使能控

20、制信號G   F 電路工作狀態(tài) </p><p><b>　　0   0 </b></p><p><b>　　d </b></p><p>　　0   1 汽車正常行駛（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯

21、示驅(qū)動電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅） </p><p><b>　　0    1 </b></p><p><b>　　d </b></p><p>　　1   1 汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器控制下

22、工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮） </p><p><b>　　1    0 </b></p><p><b>　　d </b></p><p>　　1   1 

23、;汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮） </p><p><b>　　1    1 </b></p><p><b>　　cp </b></p><p>

24、　　0   cp 汽車臨時剎車（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖ＣＰ通過顯示驅(qū)動電路中的與非門作用到反相器輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖ＣＰ作用下同時閃爍）      根據(jù)G和F的邏輯表達(dá)式，可畫出開關(guān)控制電路。3.3三進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計    三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)表如表3.2所示。表3.2 三進(jìn)制計

25、數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)Q1　  Q0 次態(tài) 0     00     11     01     1 0     11     00 &#

26、160;   0d     d  方案一：由J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器；   由于電路中只需采用一片雙J-K觸發(fā)器7476芯片即可（7476芯片引腳圖如圖3.7所示），因此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，所以選用此方案。    方案二：由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器；   兩

27、個D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器7474芯片實現(xiàn)（7474芯片引腳圖如圖3.9所示），以及7400與非門和7404非門來實現(xiàn)此電路。 由于電路結(jié)構(gòu)較之上一方案有點復(fù)雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高，因此不采用此方案。  ； 圖3.9 7474</p><p>　　圖3.7 7476芯片引腳圖</p><p>　　Vcc 2CR   2D

28、2Ck 2St   2Q -2Q┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐    –雙D觸發(fā)器74LS74│14   13   12   11   10   9    8 │   ）    

29、60;                     ││ 1    2    3    4    5  

30、;  6    7│└┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘    1Cr 1D 1Ck   1St 1Q -1Q   GND 3.4譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計    譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電

31、平時，相應(yīng)指示燈點亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=1、K1=0時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎</p><p>　　

32、【74LS138譯碼器引腳圖】3.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計    尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個電阻組成，圖中，當(dāng)6個反相器的輸出為低電平時，相應(yīng)發(fā)光二極管被點亮。</p><p>　　。4電路總圖： 4.1汽車尾燈控制器電路的工作原理    其工作原理圖如圖4.1所示，經(jīng)過以上所述的設(shè)計內(nèi)容及要求的分析，可以圖4.1汽車尾燈控制器電

33、路原理圖將電路分為以下幾部分：    首先，通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。    其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。    最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始

34、信號通過6個與非門，6個非門以及7410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4.2參數(shù)計算與器件選擇    （1）電阻：由于f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz              

35、              (4.1)所以選取R1=0.3KΩ，R2=7KΩ，C1=C2=100μF，其他電阻可選為100Ω即可。   （2）電容：如上所述，電容均選100μF/25V。   </p><p>　　。5元器件清單表5.1

36、元器件清單名稱 規(guī)格 數(shù)量 </p><p>　　電阻 0.3KΩ 1  7KΩ 1  100Ω 8 電容 100μF/25V 2 開關(guān) -- 2 發(fā)光二極管 LED(共陽) 6 555定時器

37、 NE555 1 74LS00 -- 2 74LS04 -- 2 74LS10 -- 1 74LS76 -- 1 74LS86 -- 1 74LS138 -- 1 表5.2 元器件引腳圖74ls8674ls04&l

38、t;/p><p><b>　　74ls10</b></p><p>　　。6設(shè)計體會  這次課程設(shè)計可以說喜憂參半，看似簡單的一塊電路板卻花費(fèi)我一個多月的時間，但成功的喜悅和自豪非我輩能滲透。雖然電路外觀不盡如人意，但成果是有目共睹的——和我猜測的一樣，我的寶貝小燈泡閃爍勝利的光輝！我把在實驗樓最后一次調(diào)試電路賦予偉大的內(nèi)涵：“具有劃時代意義的調(diào)試！”是的

39、，如果沒有那么多難忘的經(jīng)歷是不會有如此深刻的感觸的。從一開始接受課程任務(wù)，后著手建立設(shè)計框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都必須真誠付出。剛開始我是做了一款簡易的“高靈敏度的報警器”。但因為其中一個場效應(yīng)管不知如何連接，結(jié)果調(diào)試不出。棄之不敢，不棄也不好。如同雞肋！最后還是狠下決心改電路。改成現(xiàn)在的電路后已是第12周，為了趕時間，在電路圖出爐后我連續(xù)孤軍奮戰(zhàn)三個白天和晚上，報廢了兩個電烙鐵，精神卻一直很

40、良好和充沛，這是空前的。我拒絕和其他人合作，我認(rèn)為雖然一個人做比較沒底，付出比較大，但一個人做很自由，很會考驗人。說真話，從一開始我就很擔(dān)憂做不成功，畢竟是第一次，很多技能都要從零開始，芯片怎樣接，各種零件長什么模樣都不清楚。這次得益于自己的耐心和決心，也離不開老師和</p><p>　　參考文獻(xiàn)[1].屠其非.LED用于汽車尾燈的展望.光源與照明,2001（01）[2].梁恩主 著.Protel 99SE電

41、路設(shè)計與仿真應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2000[3].姚福安 著.電子電路設(shè)計與實踐. 山東: 山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002[4].康華光主編. 數(shù)字電子基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，1999[5].楊志亮 著.Protel DXP電路原理圖設(shè)計技術(shù).山西：西北工業(yè)大學(xué)出版社    2002[6].路勇主編.電子電路實驗及仿真.北京:清華大學(xué)出版社，2004[7].