数电课程设计《汽车尾灯控制系统》.
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课 程 设 计 报 告
设计题目：汽车尾灯控制系统
班 级： 计算机1206班
学 号： 2012XXX
姓 名： XXX
指导教师： 马学文
设计时间： 2014年8月
汽车尾灯控制系统
- 2 - 摘 要
在现代飞速发展的现代化社会背景下，汽车这一高科技产物越来越多地被人们使用，但也由此造成了一系列的问题，比如，由于汽车的突然转向所引发的车祸常出现。如果汽车转弯时能够通过尾灯状态的变化来提示司机，行人汽车转弯，就可减少车祸发生。因此，汽车尾灯就起到了一种信号、警示、标志的作用，也是司机在行车途中必须注意的。本次实验报告是关于取车尾灯控制系统的设计，根据汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，分析并设计电路。整个电路有三进制计数器、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示电路、开关控制电路4个部分组成。分析使能控制信号与公模控制变量与时钟脉冲的关系，555定时器、3线—8线译码器实现了根据汽车运行状态指示显示4种不同的状态模式。本次报告详细讲解了该系统的设计思路及其具体的实现过程。
关键词: 计数器、译码器、定时器、时钟脉冲
汽车尾灯控制系统
- 3 - 目 录
摘要 2
第1章 概述 4
第2章 课程设计任务及要求 4
2.1 设计任务 4
2.2 设计要求 4
第3章 系统设计 4
3.1方案论证 4
3.2 系统设计 5
3.2.1 结构框图及说明 5
3.2.2 系统原理图及工作原理 5
3.3 单元电路设计 6
3.3.1单元电路工作原理 6
3.3.2元件参数选择 10
第4章 软件仿真 11
4.1 仿真电路图 11
4.2 仿真过程 13
4.2 仿真结果 15
第5章 安装调试 17
5.2 安装调试过程 17
5.3 故障分析 17
第6章 结论 18
第7章 使用仪器设备清单 19
参考文献 19
收获、体会和建议 20
汽车尾灯控制系统
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第1章 概 述
汽车尾灯控制系统的电路是十分常用的工作电路，在我们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。设计一个汽车尾灯控制系统，技术指标如下：假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用6个小灯泡模拟）； 汽车正常运行时指示灯全灭； 汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
第2章 课程设计任务及要求
2.1 设计任务
设计一个汽车尾灯控制系统的电路，当汽车处于不同的行驶状态时通过开关控制各个尾灯按照一定的规则点亮或熄灭。
2.2 设计要求
设计系统应具有以下功能汽车尾灯两侧各有3个指示灯汽车运行时具有如下模式：
1）汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；
2）汽车右转弯行驶时，右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮；
3）汽车左转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮；
4）汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。
第3章 系统设计
3.1方案论证
分析以上设计任务，由于汽车左转弯、右转弯、刹车、倒车、晚上行车时，所有小灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以用74138译码器对输入的信号进行译码，从而得到一个低电平输出，再由这个低电平控制一个计数器74161，计数器输出为高电平时就点亮不同的尾灯（这里用小灯泡模拟），从而控制汽车尾灯按要求点亮。 汽车尾灯控制系统
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3.2 系统设计
3.2.1 结构框图及说明
由电路的设计要求得出在每种运行状态下，各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表所示。汽车尾灯控制电路设计总体框图如下图所示。
汽车尾灯及其行驶状态表
控制开关 汽车行驶状态 右尾灯 左尾灯
J1 J2 R1 R2 R3 L1 L2 L3
0 0 正常行驶 熄灭 熄灭
0 1 右转弯 按R1R2R3顺序循环亮 熄灭
1 0 左转弯 熄灭 按L1L2L3顺序循环亮
1 1 临时刹车 尾灯同时闪烁
汽车尾灯控制电路设计总体框图
3.2.2 系统原理图及工作原理
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、显示驱动电路组成。由于汽车左转或右转时，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。 脉冲产生电路555
开关控制电路 显示电路
计数电路74163
译码电路74138 汽车尾灯R1R2R3L1L2L3 汽车尾灯控制系统
- 6 - 首先，设置两个可控的开关，可产生00、01、10、11四种状态。
开关置为00状态时，汽车处于正常行驶状态；
开关置为01状态时，汽车处于右转弯的状态；
开关置为10状态时，汽车处于左转弯的状态；
开关置为11状态时，汽车处于临时刹车状态。
三进制计数器可由74LS163芯片和74LS00构成；译码电路可用译码器74LS138和6个与非门构成；显示、驱动电路由6个小灯泡和6个反向器构成。
原理框图如图所示：
系统原理框图
3.3 单元电路设计
3.3.1单元电路工作原理
脉冲产生电路工作原理：
555定时器简介：555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发电路和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反向输入端的电压为2/3Vcc,A2的同相输入端的电压为1/3Vcc,若触发输入端TR的电压小于1/3Vcc,则比较器A2的输出为1，，可使RS触发置1。，使输出端OUT为1。如果阙值输入端TH的电压大于2/3Vcc，同时TR电压大于1/3Vcc，则A1输出为1，，A2输出为0，，可将RS触发器置0，可使输出为0电平。下图为555定时器内部结构与引脚图：
脉冲发生电路
三进制计数器
译码显示驱动电路 开关控制电路 汽车尾灯控制系统
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555内部结构结构图 555引脚图
如图为由555定时器构成的多谐振荡器。接通电源后，电容C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C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc先讲到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期T为：
T=（R1+2R2）Cln2≈0.7(R1+2R2)C=0.7(28.6K+56.7K×2)×10nF=0.994us
这样，通过电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号。
时钟脉冲电路
开关控制电路工作原理：
通过控制开关J1和J2的开通于关断，实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和刹车四种状态。
J1、J2置于00状态时，汽车处于正常行驶状态； 汽车尾灯控制系统
- 8 - J1、J2置于01状态时，汽车处于右转弯状态；
J1、J2置于10状态时，汽车处于左转弯状态；
J1、J2置于11状态时，汽车处于刹车状态。
开关控制电路图
计数器工作原理：
汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求电路，由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系，即逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮）
三进制计数器功能表
开关控制
J1 J2 三进制计数器
Q1 Q0 六个指示灯
1 2 3 4 5 6
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0
0 1
1 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
1 0 0 0
0 1
1 1 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
1 1 cp cp cp cp cp cp
汽车尾灯控制系统
- 9 - 此计数器由74LS163芯片主要构成，74LS163计数功能简介：其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的，当CTp和CTt均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于74LS163，只有当CP为高电平时CTp和CTt才允许高至低电平的跳变，而与CP无关。74LS163的引脚图及真值表：
