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文檔簡介
1、<p> 《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計</p><p> 題 目 ____________________</p><p> 學(xué)生姓名 </p><p> 專業(yè)班級 </p><p> 學(xué) 號
2、 </p><p> 院 (系) </p><p> 指導(dǎo)教師 </p><p> 完成時間 2013年 月 日 </p><p><b> 目 錄</b></p><p> 1 課
3、程設(shè)計的目的……………………………………………………1</p><p> 2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求…………………………………………2</p><p> 3 設(shè)計方案與論證……………………………………………………3</p><p> 3.1 ………………………………………………3</p><p> 3.2
4、 ………………………………………………4</p><p> 4設(shè)計原理及功能說明 …………………………………………5</p><p> 5單元電路的設(shè)計(計算與說明)……………………………5</p><p> 6硬件的制作與調(diào)試………………………………………………5</p><p> 7總結(jié) …………………
5、………………………………………………10</p><p> 參考文獻…………………………………………………………………15</p><p> 附錄1:總體電路原理圖……………………………………………18</p><p> 附錄2:元器件清單…………………………………………………19</p><p><b> 一、總體概述&l
6、t;/b></p><p><b> 1.1 設(shè)計意義</b></p><p> 隨著社會的不斷進步和科學(xué)技術(shù),經(jīng)濟的不斷發(fā)展,人們生活水平得到很大的提高,汽車已經(jīng)廣泛的進入了人們的生活。而作為汽車電路重要的組成部分---汽車尾燈控制系統(tǒng),人們對它的認(rèn)識還存在許多的局限性,還有待我們繼續(xù)對其進行研究和探討。所以設(shè)計一套更好更合理的汽車尾燈系統(tǒng),對汽車業(yè)的發(fā)展
7、,對經(jīng)濟的發(fā)展有著深遠的影響。</p><p><b> 1.2 設(shè)計目的</b></p><p> 通過本課程的設(shè)計,我們應(yīng)該做到:</p><p> ?。?)更好的鞏固和加深對基礎(chǔ)知識的理解,學(xué)會設(shè)計中小型數(shù)字系統(tǒng)的方法,獨立完成調(diào)試過程,增強我們理論聯(lián)系實際的能力,提高學(xué)生電路設(shè)計和分析能力。</p><p>
8、 ?。?)通過實踐,在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新,為后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實踐奠定基礎(chǔ)。</p><p><b> 1.2 設(shè)計要求</b></p><p> 汽車尾燈的控制電路由三個按鍵組成,分別對應(yīng)左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn)和剎車。汽車尾燈左右兩側(cè)各有三個指示燈(用發(fā)光二極管模擬),汽車正常遠行時指示燈全滅;右轉(zhuǎn)彎時,右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮;左轉(zhuǎn)彎時左側(cè)三個指示燈按左循環(huán)
9、順序點亮;臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。</p><p><b> 1.3 設(shè)計特點</b></p><p> ?。?)增加了新功能有應(yīng)急顯示,減速轉(zhuǎn)彎顯示,倒車顯示。</p><p> ?。?)將轉(zhuǎn)彎燈,剎車燈,倒車燈分開了,且根據(jù)不同的功能選用了不同顏色的LED燈。這樣不僅使電路更加簡單,還更加符合實際情況。</p><
10、;p> ?。?)還特別增加了尾燈的自檢功能,即尾燈不能正常工作會在儀表盤的對應(yīng)燈上顯示出來,及時提醒駕駛員去更換尾燈。</p><p><b> 二、電路原理框圖</b></p><p> 原理簡述:由555脈沖電路產(chǎn)生周期為600ms的脈沖信號,提供給74LS74組成的二位二進制加法計數(shù)器,由開關(guān)電路來控制74LS138組成的譯碼電路,由譯碼電路、計數(shù)電路
11、和開關(guān)控制電路一起組成尾燈控制電路,從而控制尾燈的亮滅。尾燈通過驅(qū)動74LS373再經(jīng)過門電路,組成儀表電路,實現(xiàn)尾燈的自檢。</p><p> 三、單元電路及電路元器件參數(shù)計算</p><p> 3.1 時鐘信號源(CLK)單元設(shè)計</p><p> 由于汽車尾燈的點亮是給人不同的信息及該車將要發(fā)生的動作,所以汽車尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率,但是頻率
12、也不能太小,所以我們在設(shè)計的時候是采用的555定時器產(chǎn)生的一個脈沖,占空比約為50%,頻率約為1.7HZ。所以尾燈在循環(huán)點亮的時候時間間隔約為0.6S,這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作,從而避免交通事故的發(fā)生。</p><p> 圖3.1-1 555引腳圖</p><p> 圖3.1-2 555脈沖原理圖</p><p> 工作原理簡述:555定時器和外接
13、元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器,腳2,6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài),僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài),電路也不需要外加觸發(fā)信號,利用電源通過R1、R2向C充電,以及C通過R2向放電端(腳7)放電,使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在1/3Vcc和2/3Vcc之間充電和放電。</p><p><b> 參數(shù)計算:</b></p><p> 周期T=Tph + Tpl=613ms</p>
14、;<p> 高電平時間:Tph=0.7(R1+R2)C=312ms</p><p> 低電平時間: Tpl=0.7R2 C=301ms</p><p> 占 空 比: D= Tph = R1+R2 =0.51</p><p> Tph+Tph R1+2R2 </p><p> 3.2
15、74 LS138譯碼器</p><p> 譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進制代碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平信號或另外一個代碼,因此,譯碼是編碼的反操作。二進制譯碼器的輸入是一組二進制代碼,輸出時一組與輸入代碼一一對應(yīng)的高、低電平信號。</p><p> 圖3.2-1 74LS138引腳圖</p><p> 表3.2-2 74LS138的功能表</p>
16、;<p> 圖3.2-3 74LS138的部分電路圖</p><p> 工作原理簡述:74LS138是一種3線—8線譯碼器, 設(shè)有三個使能輸入端,當(dāng)S3與S2均為0,且S1為1時,譯碼器處于工作狀態(tài),輸出低電平。當(dāng)譯碼器被禁止時,輸出高電平。三個輸入端A0A1A2共有8種狀態(tài)組合(000-111),可譯出8個輸出信號Y0-Y7。在本設(shè)計中三個輸入端分別接三個開關(guān),開關(guān)狀態(tài)的變化通過譯碼器譯出,然
17、后和門電路組成尾燈控制電路,實現(xiàn)對尾燈的控制。</p><p> 3.3 74LS74構(gòu)成的二位二進制異步計數(shù)器</p><p> 計數(shù)器主要由邊沿觸發(fā)器組成。各種類型的觸發(fā)器雖然結(jié)構(gòu)不同,但都有一個共同的基本特性,即都有兩個穩(wěn)定狀態(tài),在外來觸發(fā)信號作用下,電路可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài);在沒有觸發(fā)信號時,電路保持原來穩(wěn)定狀態(tài)不變。計數(shù)器電路正是利用了觸發(fā)器的這一特性。因
18、此,用觸發(fā)器可以構(gòu)成各種形式的計數(shù)器。本設(shè)計采用D觸發(fā)器構(gòu)成二位二進制計數(shù)器。</p><p> 圖3.3-1 74LS74引腳圖</p><p> 圖4.3-2 74LS74功能表</p><p> 圖3.3-3 74LS74的部分電路圖</p><p> 工作原理簡述:一個D觸發(fā)器可實現(xiàn)一位二進制的存儲,因此采用2個D觸發(fā)器實
19、現(xiàn)二位寄存器。連接時將每只D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器,再由低位觸發(fā)器的Q^端和高一位的CP端相連接,即構(gòu)成設(shè)計所需的計數(shù)器。計數(shù)器工作時,兩個輸出端口循環(huán)輸出00 01 10 11,將其通過門電路就得到了左右轉(zhuǎn)彎時尾燈循環(huán)點亮的信號。</p><p> 3.4 74 LS373驅(qū)動器 </p><p> 373為三態(tài)輸出的8D透明鎖存器,當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時,O0~O7為正常
20、邏輯狀態(tài),可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng)OE 為高電平時,O0~O7 呈高阻態(tài),即不驅(qū)動總線,也不為總線的負(fù)載,但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE為高電平時,O隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時,O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。</p><p> 圖3.4-1 74LS373引腳圖</p><p> 圖4.4-2 74LS373的部分電路圖</p><p>
21、 工作原理簡述:在做尾燈自檢電路時,電阻兩端的電壓比較小,通過門電路后輸出為低電平,無法實現(xiàn)自檢,所以用373來做驅(qū)動,增大電壓。</p><p> 四、總體電路圖與電路工作原理說明。</p><p> 圖5-1 總體電路圖</p><p> 功能簡述:本設(shè)計主要以數(shù)字電路為主,通過簡單的芯片(如74LS161、74LS373、555等)而巧妙的設(shè)計成一個智能
22、化的汽車尾燈控制電路。該電路能實現(xiàn)現(xiàn)實生活中汽車尾燈控制的正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)剎車、右轉(zhuǎn)剎車、剎車、倒車、夜行等八種功能。本電路具有控制簡單,能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)彎流水燈指向功能顯示的優(yōu)點,開創(chuàng)性的設(shè)計出簡單的駕駛狀態(tài)顯示儀顯示功能。</p><p> 總電路原理:汽車尾部左右兩側(cè)各有5個指示燈(3個黃色的,1個白色的,1個紅色的led燈)中間還有一個高位剎車燈(紅色的led燈),用作汽車行駛狀態(tài)的方向指示,另外還
23、有4個儀表盤指示燈,該燈不僅能給駕駛員提供尾燈顯示信息,還能顯示出各尾燈是否正常工作。該系統(tǒng)由四個電鍵S0 S1 S2 S3控制,分別對應(yīng)著左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、倒車。當(dāng)S3 S2 S1 S0=0000時,通過74LS138譯碼后為“11111110”不做任何處理,尾燈和儀表燈全滅,汽車處于正常行駛。</p><p> 當(dāng)S3 S2 S1 S0=0001時,汽車左轉(zhuǎn),左面三個黃色的尾燈按照L1-L1L2-L1L2L
24、3-全滅-L1…順序循環(huán)點亮。具體實現(xiàn)是通過74LS138對“001”譯碼為“11111101”然后通過一個與非門和一個或門,使74LS74的復(fù)位端為高電平,開始計數(shù),計數(shù)循環(huán)輸出00 01 10 11 00…將其加到一個與門和一個或門就可以得到控制轉(zhuǎn)彎燈的信號000 001 011 111 000…。</p><p> 當(dāng)S3 S2 S1 S0=0010時,汽車右轉(zhuǎn),右面三個黃色的尾燈按照L1-L1L2-L1
25、L2L3-全滅-L1…順序循環(huán)點亮。具體實現(xiàn)過程同左轉(zhuǎn)。當(dāng)S3 S2 S1 S0=0011時,汽車處于應(yīng)急狀態(tài),兩個紅色的尾燈同時閃亮。具體實現(xiàn)是74LS138對“011”譯碼為“11110111”,該低電平信號通過一個與非門,然后和555脈沖信號通過與門共同控制尾燈的閃爍。當(dāng)S3 S2 S1 S0=0100時,汽車剎車,三個紅色的尾燈全亮。具體實現(xiàn)是74LS138對“011”譯碼為“11101111”,該低電平信號通過二個與非門,分別
26、控制高位剎車燈和左右兩側(cè)的剎車燈。</p><p> 當(dāng)S3 S2 S1 S0=0101或0110時,汽車減速左或右轉(zhuǎn),左或右側(cè)的三個黃色尾燈循環(huán)點亮,三個紅色的剎車燈一直亮。具體實現(xiàn)同單獨左或右轉(zhuǎn)和剎車。</p><p> 當(dāng) S3 S2 S1 S0=1000時,汽車倒車,兩側(cè)的白色尾燈一直亮。具體實現(xiàn)是開關(guān)接通5V電壓,直接使燈亮。由于該開關(guān)沒有接譯碼器,所以其控制的倒車燈和前面三
27、個開關(guān)的控制互不影響。</p><p> 所有開關(guān)被接通時,儀表板的燈都會相應(yīng)的被點亮,且當(dāng)尾燈壞掉時,對應(yīng)的儀表燈會熄滅,以此提示駕駛員及時更換尾燈,避免造成交通意外。具體實現(xiàn)是在燈和保護電阻之間引出電平,通過驅(qū)動器74LS373,其輸出通過與門再接儀表盤顯示燈。</p><p> 5、電路的仿真運行及組裝、調(diào)試</p><p> 7.1 電路的仿真運行&l
28、t;/p><p> 本設(shè)計采用了Proteus軟件進行仿真,原因:proteus軟件蘊含了豐富的模擬器件和儀器,能夠完成模擬電子、數(shù)字電子、單片機及嵌入式等實驗的內(nèi)容,支持電工、電子的模擬仿真,功能強大,仿真效果與現(xiàn)實非常接近。</p><p><b> (1)仿真總電路:</b></p><p> 圖7.1-1仿真總電路</p>
29、<p> (2)脈沖電路及其波形:</p><p> 圖7.1-2脈沖電路及其產(chǎn)生波形</p><p> ?。?)尾燈設(shè)計自檢電路</p><p> 當(dāng)左/右轉(zhuǎn)彎燈有斷路不亮?xí)r,儀表盤左/右燈不再有閃爍;當(dāng)?shù)管嚐粲袛嗦凡涣習(xí)r,儀表盤中間等會始終不亮;當(dāng)?shù)管嚐粲袛嗦凡涣習(xí)r,儀表盤底燈不再閃爍;當(dāng)夜行燈有斷路不亮?xí)r,儀表盤前燈不再閃爍??偟膩碚f,儀表
30、盤對應(yīng)的功能顯示燈亮能夠檢查到尾燈是否有異常。</p><p><b> 7.2 組裝與調(diào)試</b></p><p><b> (一)電路的組裝</b></p><p> a.根據(jù)電路圖與實驗箱的布局,按模塊在試驗箱上布置好芯片。</p><p> b.單獨檢查每一塊芯片,導(dǎo)線及其他元件經(jīng)檢
31、查后放到待用元件區(qū)。</p><p> c.為了方便檢查,選取適當(dāng)長和不同顏色的導(dǎo)線,將元件逐個接進模塊中,并在重要的導(dǎo)線上注明。</p><p> d.因為左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的連線是幾乎一樣的,先連好一邊,在引到令一邊。</p><p> e.兩個實驗箱的地線必須連接在一起,形成共地。</p><p><b> ?。ǘ╇娐返恼{(diào)試&
32、lt;/b></p><p> 調(diào)試是指系統(tǒng)的調(diào)整、改進與測試。測試時在電路組裝后對電路的參數(shù)與工作狀態(tài)進行測量,調(diào)整則是在測試的基礎(chǔ)上對電路的某參數(shù)進行修正,使?jié)M足設(shè)計要求。</p><p><b> ?。?)調(diào)試方法:</b></p><p> 采用邊安裝邊調(diào)試的方法。把復(fù)雜的電路按原理框圖上的功能分成單元進行和安裝和調(diào)試,在單元
33、調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴大安裝和調(diào)試的范圍,最后完成整機調(diào)試。</p><p> (2)調(diào)試步驟、技巧:</p><p> a、通電前檢查,首先根據(jù)原理電路圖認(rèn)真檢查電路接線是否正確,包括錯線、少線、多線和短路。而且要盡可能直接測量元器件引腳,因為引腳處接觸不良較多。b、通電觀察,在電路安裝沒有錯誤的情況下接通電源,閉上開關(guān),先觀察電路是否有異常,然后按要求測量各元器件的引腳的測量參數(shù)。以保
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