数电汽车尾灯控制设计报告

湖南第一师范学院课程设计报告题目：汽车尾灯控制电路设计起止日期：自2011年12月19日至2011年12月30日信息科学与工程系系（部）李思雨廖露学生姓名09电子科学与技术一班班级09403100134 09403100122学号成绩指导教师(签字)2011 年 12 月 30 日湖南第一师范学院课程设计任务书2011-2012学年第一学期系（部）信息科学与工程系专业电子科学与技术班级 09电子1班课程名称：数字电子技术设计题目：汽车尾灯控制电路设计完成期限：自2011年 12月19日至2011年12月30日共2周目的及任务目的:1、在对数电知识理解的基础上，进行更高层次的设计实验，在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。

2、利用学过的知识，解决电子线路中常见实际问题，逐步积累掌握实际电子制作经验。

任务: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。

进度安排起止日期工作内容2011.12.19前选题，了解设计内容，复习数电相关知识和查阅资料。

2011.12.19-22 分析设计任务，选择总体方案，单元电路设计。

2011.12.22-27 设计总体电路，调试。

2011.12.27-30 继续完成设计，撰写实验报告，进行答辩。

主要参考资料[1] 康华光．电子技术基础（数字部分）．武汉：高等教育出版社，2006.1．[2] 彭介华.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，1997[3] 秦曾煌编．电工学(第五版)学习指导北京：高等教育出版社，2001．1[4] 肖蕙蕙主编．数字电子技术基础重庆：重庆大学出版社，2002指导教师（签字）：年月日教研室主任（签字）：年月日目录1概述 (1)2方案论证及设计原理 (1)3电路单元模块设计 (3)4系统电路总图及原理 (7)5经验体会 (8)参考文献 (8)附录B元器件清单 (9)1 概述本文介绍了一种通过TTL 系列逻辑门级时序逻辑芯片设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法。

主要阐述了通过555 系列来制作脉冲产生器，任意进制的计数器和译码器的改用等一系列方法，以及显示驱动和模式控制的电路设计。

设计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，紧急刹车。

2 方案论证及设计原理2.1 方案确定与论证汽车尾灯控制器的常见电路形式有基于集成门电路构成的电路系统和基于单片机系统构建的控制电路。

单片机成本较低，其外围电路的元器件价格也不高，但系统软硬件设计相对比较复杂，运用单片机控制方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，软件设计又要注意算法的合理选择和程序的优化设计，所以该系统电路软硬件设计工作量都相对较大。

集成门电路系统稳定性高，结果再现性好，系统分析与设计相对较为容易。

虽然由于其电路实现过程较为简单，必须根据逻辑代数规则对系统进行设计，但是次汽车尾灯控制电路逻辑变量简单，状态少，因此电路结构简单，所用芯片少，成本也不高。

综合以上考虑及现有知识，选用逻辑电路搭建汽车尾灯控制电路。

2.2 设计原理2.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式。

假定用开关K1,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2-2-1所示。

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，所以可以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DL3 、DL2、DL1、DR3、DR2 、DR1 与开关控制变量Ｋ1 和Ｋ0，计数器的状态Q1、Q0 以及时钟脉冲CP 之间关系，如表2-2-2 所示（‘1’表示点亮，‘0’表示熄灭）。

表2-2-1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系控制变量K1 K0 汽车运行状态左侧指示灯L1 L2 L3右侧指示灯R1 R2 R30 0正向行驶熄灭状态熄灭状态0 1右转行驶熄灭状态按R1 R2 R3向右依次点亮1 0左转行驶按L1 L2 L3向左依次点亮熄灭状态表2-2-2 汽车尾灯控制器描述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，如图1所示。

图1 结构框图3 电路单元模块设计根据原理框图可知：整体电路需要：脉冲信号、三进制计数、开关控制、驱动译码、显示电路五个单元。

3.1 脉冲产生模块由于此控制电路对秒脉冲的精度要求不高，所以选择用 NE555构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如图 3-111刹车 左右三盏灯同时闪烁控制变量 K1 K0计数器状态Q1 Q0 汽车尾灯 DL1 DL2 DL3 DR1 DR2 DR3XX0 0 00 0 00 1 0 0 0 1 1 00 00 00 01 0 00 1 00 0 11 00 0 0 1 11 00 10 010 0 00 0 00 0 011XXCP CPCPCP CP CP图3-1 多谐振荡电路该模块电路由小组成员李思雨完成输出脉冲频率f =1.43/( R1 + 2 R2 )C由上公式可知为了保证输出脉冲周期约为1秒，可以令RA=10K RB=510K C=1uF C1=1uF可以来防止外界信号的干扰，VCC=5V 其中3为脉冲输出口3.2 开关控制译模块开关通过一个电阻与VCC 相接，另一端与地相接就可以实现控制输出为0 与1 的功能了，此模块由小组成员廖露设计，如图3-2 示：图3-2 开关控制电路3.3 译码输出模块通过两个开关的断开与闭合来实现四种功能的切换，三八译码器74LS138 可将三进制码的三种状态对应输出。

此模块由小组成员李思雨设计。

如图3-3-2所示：图3-3-1 74LS138 管脚图表3-3-1 74LS138 功能表图3-3-2 译码电路3.4 模式控制模块此模块由小组成员廖露设计，设译码与显示驱动电路的使能控制信号为E 和F，E 与译码器74LS138 的使能输入端E1 相连接，F 与显示驱动电路中与门的一个输入端相连接。

由总体逻辑功能可知，E 和F 与开关控制变量K1,K0，以及时钟脉冲CP 之间的关系如表3-4 所示：表3-4 K1 K0 CP 使能E F 理论功能表逻辑开关脉冲作用使能信号电路理论工作状态0 0无0 1译码器不工作，输出均为高，与门输出为高1 无1 1 译码器在控制器作用下工作，显示驱动取决 于译码输出，右尾灯循环点亮 1 0 无1 1 译码器在控制器作用下工作，显示驱动取决 1 1CP0 CP译码器不工作，输出均为高，时钟信号经过与门使尾灯全部共同闪烁图 3-4 模式控制开关电路根据表 3-4 可求出使能控制信号 E 和 F 的逻辑表达式为E = K 1 K 0 + K 1 K 0 = K 1 ⊕ K 0F = K 1 K 0 + K 1 K 0 + K 1 K 0 + K 1 K 0CP = K 1 + K 0 + K 1 K 0CP = K 1 K 0 + CP = K 1 K 0 CP根据 G 和 F 的逻辑表达式，可画出模式控制电路，如图 3-4 所示：3.5 译码与显示驱动电路图3-5 译码于显示驱动电路该模块由小组成员廖露设计，该电路的功能是：在模式控制电路输出和三进制计数器状态下，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，相应指示灯亮。

逻辑电路如图3-5所示。

当图中E=F=1 、K1=0 时，对应计数器状态状态Q1Q0 为00，01，10，译码器输出依次为0，使得与指示灯DR1 ,DR2 ,DR3 对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯 DR1→DR2→DR3 ，依次顺序点亮，示意汽车向右转弯。

同理，当图中 E=F=1 、K1=1 时，指示灯 DL1 →DL2→DL3 ，依次顺序点 亮，示意汽车向左转弯。

当图中 E=0 ，F ＝1 时，译码器输出为全 1，使所有指示灯对应的反相器 输出依次为高电平，指示灯全部熄灭。

当图中 E=0 ，F ＝CP 时，所有指示灯随着 CP 的频率闪烁。

从而实现了 4 种不同模式下的尾灯状态显示4 系统电路总图及原理4.1系统电路总图见图4：将以上分析的各模块结合起来，并用proteus 软件画出来及仿真。

整体电路图：4.2电路分析该电路只用逻辑门构成，结构简单、稳定性好。

由 NE555 产生的脉冲让三 进制图4 系统电路总图计数器进行循环计数，开关控制输入的高低电平进而控制译码器的输出，与 此同时开关还控制作用于二极管的电平，通过二极管的工作来模仿汽车尾灯在四种情况下的工作。

D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP 7ENT 10CLK 2LOAD 9MR 1U174LS161123U2:A74LS08123U3:A74LS86456U2:B74LS089108U2:C74LS08121311U2:D74LS08123U4:A74LS08456U4:B74LS08R4DC7Q 3G N D1V C C8TR 2TH6CV5U5555123U6:A74LS00121312U7:A74LS10A 1B 2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U874LS138R20.1kR30.1kR40.1kR50.1kR60.1kC11000nFC21000nFR70.51kR810kR910k R1010kR110.1kD3LED-YELLOWD4LED-REDD5LED-REDD6LED-RED廖露 李思雨D1LED-REDD2LED-RED5 经验体会5.1 设计中遇到的问题实验时由于接线比较复杂所以时常出现接线错误，不过经过仔细认真的检查还是很快解决了问题，达到了实验效果，本实验的实验原理相对较为简单，通过小组成员间的互相讨论，及及时的向老师请教，问题都能当场得到解决，所以本次实验相对来讲还是比较成功的。

5.2 设计体会通过本次这两周的课程设计，我体会到了学习不但要把书本知识学好，要得弄懂东西还要自己勤翻书，上网查资料，要勤动脑，学会思考，可以从各个方面去思考同一个问题，最重要的是要学会学以致用。

把一个大的电路分割成很多小模块后会比较好设计，设计起来会比较灵活，会有一个清晰的思路。

在电路设计过程中，先进行模式控制电路的设计，然后用到了74LS16 1 构造一个三进制计数器，再设计译码与显示电路，最后用6 个发光二极管和6 个电阻组成尾灯状态显示电路，各个结构的电路设计好了之后，组合起来就设计好了汽车尾灯控制器的逻辑电路。