数电课程设计-汽车尾灯
课题汽车尾灯控制器
专业电子信息工程
班级电子Z121班
姓名袁
2016年5月20日
目录
第1章概述....................................................... 第2章方案论证................................................... 第3章电路设计................................................... 时钟脉冲电路...................................................... 开关控制电路...................................................... 三进制计数器......................................................
译码、显示驱动电路................................................ 第5章结论....................................................... 第7章课设体会及合理化建议....................................... 参考文献........................................................... 附录I 总电路图.................................................... 附录II 元器件清单.................................................
第1章概述
汽车尾灯控制电路是很常见的工作电路，在日常的生活中有着很广泛的应用。汽车行驶时，会出现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车四种情况，针对这四种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态。
设计一个汽车尾灯的控制电路，技术指标如下：
（1）假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟）；
（2）汽车正常运行时指示灯全灭；
（3）汽车左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；
（4）汽车右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；
（5）汽车刹车时，所有指示灯同时闪烁。
第2章方案论证
方案一：
汽车尾灯控制电路主要由D触发器逻辑电路，左、右转控制电路、刹车控制电路构成。首先将脉冲信号CLK提供给D触发器逻辑电路。用三片D触发器设计一个逻辑电路可以产生001、010、100的循环信号。将此信号作为左转、右转的原始信号。设置左、右转控制开关。通过开关的控制将左转、右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左、右的三个汽车尾灯上。这部分电路起电路分拣的作用。设置刹车控制开关将脉冲信号CLK提供给刹车控制电路。当开关置为刹车信号时，分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随着时
钟信号CLK全部闪烁的功能。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
方案一原理框图如图1所示。
图1 方案一原理框图
方案二：
汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示、驱动电路构成。
由于汽车左、右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。首先，设置两个可控制的开关，可产生00、01、10、11四种状态。开关置为00时，表示汽车处于正常运行状态。开关置为01时，表示汽车处于右转弯状态。开关置为10时，表示汽车处于左转弯状态。开关置为11时，表示汽车处于刹车状态。其次，设计电路实现所需达到的功能。三进制计数器可用两片D触发器构成。译码电路可用3线—8线译码器74LS138和6个与非门构成。显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成。
方案二的原理框图如图2所示。
图2 方案二的原理框图
最终方案为方案二。
第3章电路设计
时钟脉冲电路
由555定时器构成的多谐振荡器电路如图3所示。
图3 由555构成的多谐振荡器
接通电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，
此时Vo为低电平，电容C1通过R10和T放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc 时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期 T=(R9+2R10) C1 Ln2≈（R9+2R10）C1
开关控制电路
开关控制电路如图4所示。
图4 开关控制电路
电路通过控制开关A、B的断开和闭合，实现正常行驶，左转弯，右转弯，刹车四种状态。
AB置为00状态时，表示汽车处于正常运行的状态。
AB置为01状态时，表示汽车处于右转弯的状态。
AB置为10状态时，表示汽车处于左转弯的状态。
AB置为11状态时，表示汽车处于刹车的状态。
三进制计数器
原理图如图5所示。
图5 三进制计数器原理框图
三进制计数器状态表如表1所示。
表1 三进制计数器状态表
三进制计数器状态转换图如图6所示。
图6 三进制计数器状态转换图
本设计采用一片双JK触发器74LS76即可，结构简单，成本低，实现稳定。
译码、显示驱动电路
译码、显示驱动电路如图7所示
图7 译码、显示驱动电路
其显示驱动由6个发光二极管和6个反向器构成。译码电路由3线-8译码器74LS138和6个与非门（74LS00）构成。74LS138的三个输入端A、B、C 分别接Q0、Q1、S1，而Q0、Q1是三进制计数器的输出端，当S1=0，使能信号A=G=1，计数器的状态为00、01、10时，74LS138对应的输出端Y0、Y1、Y2依次为0有效（Y3、Y4、Y5信号为“1”无效），即反向器G1-G3的输出端也依次为0，故指示灯U25、U24、U22按顺序点亮示意汽车左转弯。若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端Y4、Y5、Y6依次为0有效，即反向器G4-G6的输出端依次为0，故指示灯U27、U26、U23按顺序点亮示意汽车右转弯。当G=0，A=1时，74LS138的输入端全为1，G1-G6的输出端也全为1，指示灯全灭。当G=0，A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。
图8 正常行驶仿真结果
第5章结论
电路的主要特点是选用简单的元器件，充分利用所学知识。通过仿真结果可以看出，符合任务书中所要求的性能指标，完成所需功能。
第6章性价比
本电路采用的都是简单且常见的元器件，价格相对便宜，性能基本符合技术要求。适用于对技术要求不是十分严格的电路。因此，本电路的性价比较高。
第7章课设体会及合理化建议
这次总的来说收获很大，但在独立设计过程中着实遇到了不少困难。比如开始时不知用什么逻辑器件使输出为001,010,100的循环，以使指示灯按一定的顺序依次点亮，后经过与同学的讨论最终使问题得到了解决，我想这也是最吸引我们的地方，当真正投入时才发现乐在其中。
一开始对软件不熟悉，刚进行上机设计时很不顺手，遇到不少麻烦，经过自己的学习和老师的指导，才完成了电路的设计并成功进行了仿真。
参考文献
[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年
[2] 刘修文主编. 实用电子电路测试与实验. [M]北京：中国电力出版社，2005年
[3] 朱定华主编. 电子电路测试与实验. [M]北京：清华大学出版社，2004年
[4] 路勇主编. 电子电路实验及仿真. [M]北京：北京交通大学出版社，2004年
[5] 谢自美主编. 电子线路设计实验测试. [M]武汉：华中科技大学出版社，2006年
附录I 总电路图
附录II 元器件清单