汽车尾灯

《电子技术》课程 课题：汽车尾灯控制电路 班级 通信1142 学号  1141320225 学生姓名        陆超        专业          通信工程  指导教师        电子技术课程设计指导小组      淮阴工学院 电子信息工程学院 2016年1月 目录 1、设计任务和目的    1 1.1设计任务    1 1.2设计目的    1 2、设计要求    1 3、设计原理    1 4、单元模块分析    3 4.1 开关控制电路    3 4.2时钟脉冲发生电路    4 4.3三进制计数电路    5 4．3.1由JK触发器构成的三进制计数电路    6 4.3.2由74Ls161构成的三进制计数电路    7 4.4 译码输出电路    8 5、主要门电路及引脚功能介绍    10 5.1 555集成定时器    10 5.2 74LS04    12 5.3 74LS00    12 5.4 74LS86    13 6、总的电路图    14 7、仿真结果    15 8、心得体会    15 9、参考文献    16 1、设计任务和目的 1.1设计任务 设计一汽车尾灯控制电路。 1.2设计目的 培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关电子类的知识。 通过课程设计，应加强学生如下能力的培养： 1、独立工作能力和创造力； 2、综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； 3、查阅图资料、产品手册和各种工具书的能力； 4、绘制电路图的能力； 5、编写技术报告和编制技术资料的能力。 2、设计要求 1、 三LED灯左循环点亮，以1Hz左右频率闪烁，分别以左转、右循环点亮代表左、右转；正常行驶时，全不亮；刹车时，全亮。 2、 画出总体电路图；给出主要单元电路和元器件参数计算、选择；提交格式、符合要求，内容完整的设计报告。 3、 分析设计电路的工作原理，如采用时序逻辑电路，应画出时序图。 3、设计原理 根据课程设计任务书的要求，以及汽车尾灯逻辑关系分析，设计该电路大体需要开关控制电路，显示驱动电路，译码电路，尾灯状态显示电路以及三进制计数器来控制LED灯的循环点亮。其控制关系如图1所示。总体电路图如图2所示。 图1 设计电路功能结构框图 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S1,S2进行显示模式控制，当S1、S2分别为0、0时，表示正常行驶尾灯都熄灭状态，当S1、S2分别为0、1时，表示汽车将要右转弯行驶，此时汽车右侧尾灯按右循环闪烁，当S1、S2分别为1、0时，表示汽车将要左转弯行驶，此时汽车左侧尾灯按左循环闪烁，当S1、S2分别为1、1时，表示汽车将要急刹车，此时所有尾灯同时闪烁。根据以上状态可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状系表，如表1所示。整个电路逻辑功能如表2。 表1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态关系表 控制变量 S1 S2 汽车运行状态 左侧指示灯 L1 L2 L3 右侧指示灯 L4 L5 L6 0 0 正向行驶 熄灭状态 熄灭状态 0 1 右转行驶 熄灭状态 按L4 L5 L6 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 1 1 刹车 左右三盏灯同时亮         表2 电路逻辑功能表 S1 S2 EA A2 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0                     4、单元模块分析 4.1 开关控制电路 图2 开关控制电路图 由S1与S2通过一个异或门来控制74LS138译码器是否工作，S1和S2还共同控制LED灯一端的输入。当74LS138译码器正常工作的时候，开关S2通过一个非门来控制74LS138译码器的A2端口，0与1分别代表S2的两种不同状态，当S2为0的时候控制74LS138译码器Y0，Y1,Y2端口的输出。当S2为1的时候控制74LS138译码器Y4，Y5,Y6端口的输出。从而达到三LED灯左循环点亮，以1Hz左右频率闪烁，分别以左转、右循环点亮代表左、右转；正常行驶时，全不亮；刹车时，全亮的效。 4.2时钟脉冲发生电路 图3 NE555电路图 如图3的电路图，可以产生矩形脉冲发生器。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电压和温度的影响很小。与课程联系密切，所以采用此。再由于此电路对时钟脉冲没有严格的要求，可以把电阻、电容的值设定为比较合适并常见的值。电容充电过程的初始状态为1/3Vcc，终止状态为2/3Vcc，稳定状态为Vcc，充电的时间常数为ζ1=（R1+R2）C2。电容放电过程中，由于晶体管基本处于饱和导通状态，两端的电压很低，因此供电电源对放电电路影响很小，放电时的初始状态为2/3Vcc，终止状态为1/3Vcc，稳定状态为0，放电的时间常数为ζ2=R2C2。根据这些条件，结合一阶电路暂态过程的三要素法，可以计算出充电过程所用的时间。 充电过程的方程式：2/3Vcc=Vcc+(1/3Vcc-Vcc)e(t1/(RC2）） 充电所用时间，即脉冲维持时间：t1=（R1+R2）C2ln2=0.7(R1+R2)C2 放电过程的方程式: 1/3Vcc=0+(2/3Vcc-0)e(t2/(RC2)) 放电所用时间，即脉冲低电平时间：t2=R2C2ln2=0.7R2C2 所以，脉冲周期时间为t=t1+t2=0.7(R1+R2)C2+0.7R2C2=0.7(R1+2R2)C2 脉冲频率为f=1/t=1/(0.7(R1+2R2)C2)=1.43/((R1+2R2)C2) 图4 NE555管脚图 1脚接地，2脚为触发输入端（TR），3脚为输出端（OUT），4脚是复位端（RST），5脚是控制端，6脚为阀值端（TH)，7脚为放电端（DIS），8脚是电源端。2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，6脚只对高电平起作用。 4.3三进制计数电路 三进制计数电路可以由JK触发器构成，也可以由74Ls161等构成，下面就简单的介绍JK触发器和74LS161构成的三进制计数电路。 74LS76是带有置位和清零的双J-K触发器，每个触发器都有一个单独的清零置“1”输入端，有Q互补输出。74LS76有预置和清零功能，有16个引脚，功能表见表4,74LS76是下降沿触发的。 4．3.1由JK触发器构成的三进制计数电路 图5.1三进制计数电路图 图5.2 74LS76管脚图 （1) 当PR=0,CLR=1时，不论J,K如何变化，触发器的输出为零，即触发器为“0”态。由于清零与CP脉冲无关，所以称为异步清零。 （2) 当PR=1,CLR=0时，，不论J,K如何变化，触发器可实现异步置数，寄触发器处于“1”态。 （3) 当PR=1,CLR=1时，只有在CP脉冲下降沿到来时，根据J,K端的取值决定触发器的状态，如无CP脉冲下降沿到来，无论有无输入数据信号，触发器保持原状态不变。 4.3.2由74Ls161构成的三进制计数电路 图6.1三进制计数电路图 74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能， 图6.2 74LS161管脚图 管脚图介绍：  时钟CP和四个数据输入端P0~P3 清零/MR 使能CEP，CET 置数PE  数据输出端Q0~Q3  以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET) 表3  74LS161功能表 从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。Q3通过一个非门来控制RD端清零，当当计数到Q3为1的强制清零，从而达到三进制显示的状态。 4.4 译码输出电路 图7 译码输出电路图 此电路采用74LS1383线-8线译码器。其功能表如表4。该译码器有3位二进制输入A0，A1，A2，它们共有8种状态的组合，即可译出8个输出信号Y0~Y7,输出为低电平有效。同时还设置了E1，E2,E3三个使能输入端，只有当E1=1，E2=E3=0时，该译码器才属于工作状态。 6个LED是共阳极输入，所以当输入为0的时候，LED 灯亮。由74LS 138译码器的输出端与S1和S2控制的输入端相与非然后再利用一个非门得到所需要的输出结果。当74LS138译码器不工作的时候，它的输出端全为1，这个时候由S1和S2的状态来控制6个LED的全亮或者全灭。 表4 74L3138功能表 输入 输出 E3 E2 E1 A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 X H X X X X H H H H H H H H X X H X X X H H H H H H H H L X X X X X H H H H H H H H H L L L L L L H H H H H H H H L L L L H H L H H H H H H H L L L L H H H L H H H H H H L L L H H H H H L H H H H H L L H L L H H H H L H H H H L L H L H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H H H H H H H H H H L                             5、主要门电路及引脚功能介绍 5.1 555集成定时器 图8 555管脚图 管脚1（GND）：接地参考端；管脚2（TL）：低电平触发端，由此输入外触发脉冲。当2端的输入电压高于VCC时，C2的输出为1；当输入电压低于VCC时，C2的输出为0，使基本RS 触发器置1。 管脚3（OUT）：输出端，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电压低于电源电压 VCC约1～3V。 管脚4（ ）：复位端，由此输入负脉冲，触发器直接复位成0。 管脚5（CO）：电压控制端，在此端可外加一电压以改变比较器的参考电压。为防止干扰的引入，不用时应经电容（0.01uF）接地。 管脚6（TH）：高电平触发端，由此输入外触发脉冲。当6端的输入电压低于 VCC时，C1的输出为1；当输入电压高于 VCC时，C1的输出为0，使基本RS 触发器复位成0。 管脚7（D）：放电端，受控于RS 触发器的端，当=0时，T截止；当=1时，T导通，若7脚外接电容C，则该电容可通过三极管T放电。 管脚8（VCC）：电源端，可在4.5～18V范围内使用。 在外触发脉冲作用下的工作状态见表4 表5      555集成定时器功能状态表 5.2 74LS04  图9  74LS04管脚图 表6  非门真值表 A L 0 1 1 0     5.3 74LS00 表7 与非门真值表 A B L 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0       图10 74LS00管脚图 5.4 74LS86 表8 异或门真值表 A B L 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0       图11 74LS86管脚图 6、总的电路图 图12 整体电路图 7、仿真结果 在这次课程设计中采用的是Multisim 14.0进行仿真，具体仿真结果  ： S1开S2开，所有的发光二极管都不亮，即此时表示汽车为正常行驶。 S1开S2关，右边的三个发光二极管循环亮灭，即此时表示汽车位右转弯； S1关S2开，左边的三个发光二极管循环亮灭，即此时表示汽车位左转弯； S1关S2关，所有的发光二极管闪烁，即此时表示汽车为临时刹车； 8、心得体会 本次课程设计虽然在繁忙的期末，但是还是收益颇多。设计这个汽车尾灯路，我经历了去网上搜集关于所需要的元器件的各种资料，如74LS00,74LS04,74Ls76,555芯片等等。这个学期刚好学了电工，其中学到的74Ls138译码器在这次课程设计也得到充分的应用。学以致用，不能只会理论而不知道去实践。通过这次课程设计，我对怎么设计一个电路，以及培养了我查阅资料，了解芯片功能以及使用的能力。为我接下来的自学arm也有所帮助吧！同时这周让一个对Mulisim一无所知的人，会将它用来进行电路仿真。学会了Mulisim的使用。 至于这次的课程设计：汽车尾灯电路设计。看到设计题目后，首先要分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，然后对汽车尾灯控制器进行功能描述，确定汽车尾灯控制器的结构框图，最后进行电路设计。在电路设计过程中，先进行模式控制电路的设计，因为LED灯要循环闪烁，所以想到要构造一个三进制计数器，来控制它的循环闪烁，可以用JK触发器，也可以74Ls161来设计三进制计数器。然后对译码与显示电路进行设计，采用74L138译码器。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。 9、参考文献 [1] 秦曾煌.《电工学》（第七版下册）.北京:高等教育出版社，2006 [2] 李振声.《试验电子技术》.北京：国防工业出版社，2001 [3] 梁宗善.《电子技术基础课程设计》.武汉：华中理工大学出版社，1995 [4] 康光华.《电子技术基础数字部分》.北京：高等教育出版社，2006