第一篇：汽車尾燈控制器設計實習報告.

計算機與信息工程系 《模擬電子技術》 課程設計報告 專業計算機科學與技術 班級**二班 學號B11111111 姓名陳強軍

報告完成日期2013年01月06日 指導教師秦** 評語: 成績: 批閱教師簽名:批閱時間: 汽車尾燈控制器設計 摘要

隨著經濟的發展,汽車越來越被人們所需要,而由此也引發了一系列問題。比如,因為汽車突然轉向所引發的車禍經常出現。如果汽車轉彎可以通過尾燈的狀態變化來確定,就可以提示司機、行人朋友們車子正在轉彎,可以在很大程度上避免車禍的發生。

本次實習設計一個汽車尾燈控制電路,控制汽車尾部左右兩側各有的3個指示燈,在汽車轉彎時相應的燈亮,給出指示。并結合硬件描述語言ANSI(或DIN和開發

工具Multisim對控制電路進行編譯、邏輯綜合、波形仿真和編程下載等設計。通過邏輯設計這些實際操作,在進一步強化電路設計能力的同時,也進一步地掌握Multisim軟件的開發流程和使用方法等。

關鍵詞:汽車尾燈控制,ANSI,Multisim,編譯,仿真 Automobile Tail Light Controller Design ABSTRACT This internship a car tail lights control circuit design,control of automobile tail about some3lights on both sides,in the car when they turn the lights,the instructions are given.Combined with hardware description language ANSI(or DINand development tools Multisim to compile the control circuit,logic synthesis,waveform simulation and programming downloads,etc.Through the logic design the practical operation,in further strengthen the ability of circuit design,and further to Multisim software development process and method of use,etc.Keywords:car tail lights control circuit design,ANSI,Multisim, compile,simulation 目錄 前言(1 第一章任務分析(2 1.1課題選擇(2 1.2設計條件(2 1.3設目計的(2 第二章功能描述(3

2.1汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀況的關系(3 2.2汽車尾燈控制器描述(3 第三章電路設計(5 3.1模式控制電路(5 3.3譯碼與顯示驅動電路(7 第四章仿真模擬(9 4.1模式控制電路的仿真與測試(9 4.2三進制計數器的仿真與測試(15 4.3譯碼及尾燈狀態限制、驅動電路的仿真與測試(16 4.4完整仿真電路的測試(16 結論(21 謝辭(22 參考文獻(23 附錄(24 前言

本課題要求設計一個汽車尾燈的控制電路。該電路是用于反映汽車在運行時的狀態,汽車尾部左右兩側各有3個指示燈。當接通左轉、右轉、剎車和正常行駛時,指示燈按照指定要求閃爍。假設汽車尾燈左右兩側各有三個指示燈(用發光二極管模擬,要求是:汽車正常遠行時指示燈全滅;右轉彎時,右側3個指示燈按右循環順序

點亮;左轉彎時左側三個指示燈按左循環順序點亮;臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。經過以上所述的設計內容及要求的分析,可以將電路分為以下幾部分: 首先,通過脈沖信號發生器發出脈沖信號,該脈沖信號用于提供給觸發器和剎車時的輸入信號。

兩個觸發器用于產生三進制的的循環信號,此信號提供左轉、右轉的原始信號。

兩個開關及與非門、非門、異或門等元件構成整個電路的控制部分,并產生控制信號,輸入譯碼器。

譯碼器主要對原始信號進行分揀處理,并把處理過的信號輸入驅動電路、尾燈狀態顯示電路,并共同達成實驗目的。

第一章任務分析 1.1課題選擇

本課題共有以下六項可選內容:

1、多路搶答器:實現4人搶答時每人的分數累加,倒計時顯示答題時間。

2、調節電子表:顯示小時、分鐘和秒;按鍵調節時間。

3、運算器:完成加減乘除運算和與或異或邏輯運算;給出溢出標志。

4、地址譯碼器:用開發板設計一個I/O地址譯碼電路。

5、汽車尾燈控制器:實現對汽車左右各3個尾燈的控制。6、256個端口交通燈控制器:實現對十字路口三種信號燈的控制,并顯示時間。我通過對六項課題進行分析,考慮到時間上有所限制以并綜合仿真軟件以及自身實力等多方因素,最終選擇汽車尾燈控制器的電路設計課題。

1.2設計條件

本次課題是基于對《數字邏輯》這門課程的學習、了解、掌握的前提下開展進行的,主要任務是控制電路的設計。設計條件為:電腦一臺、Multisim軟件、參考書及網絡等。

1.3設目計的

設計一個汽車尾燈控制器,實現對汽車尾燈顯示狀體的控制。在汽車尾部左右兩側各有3個指示燈(這里采用發光二極管模擬。設計尾燈控制電路,用Multisim軟件模擬出汽車運行狀況下,指示燈具有的4種不同的顯示模式:①汽車正常行駛時,左右兩側的指示燈全部熄滅。②當汽車右轉彎時,右側3個指示燈按右循順序點亮。③當汽車左轉彎時,左側3個指示燈按左循順序點亮。④臨時剎車時,所有指示燈同時閃爍。

第二章功能描述

2.1汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀況的關系

設置兩個狀態控制變量來區分汽車尾燈的四種不同的顯示模式,需設置2個狀態控制變量。假定用開關K1,K2進行顯示模式控制,可列出汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀態的關系,如表2-1所示。

表2-1汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀況的關系 控制變量

K1K2汽車運行狀態 左側的三個指示燈 D L1D L2D L3 右側的三個指示燈

D R1D R2D R3 00正向行駛熄滅狀態

01右轉彎行駛熄滅狀態按D R1D R2D R3順序點亮10左轉彎行駛按D L1D L2D L3順序點亮熄滅狀態

11臨時剎車左右兩側的指示燈在時鐘脈沖CP作用下同時閃爍2.2汽車尾燈控制器描述

在汽車左右轉彎行駛時,由于3個指示燈被循環順序點亮,所以可以用一個三進制計數器的狀態控制譯碼器電路順序輸出高電平,按要求順序點亮3個指示燈。由于汽車左轉彎時,三個燈循環點亮,所以用三進制計數器控制譯碼電路順序輸出低電平,從而控制尾燈按要求點亮。設三進制計數器的狀態用Q1和Q0表示,可得出描述指示燈D L3、D L2、D L1、D R3、D R2、D R1與開關控制變量K1和K0,計數器的狀態Q1、Q0以及時鐘脈沖CP 之間關系,如表2-2所示(‘1’表示點亮,‘0’表示熄滅。

表2-2汽車尾燈控制器功能表

控制變量K 1K 2計數器狀態Q 1Q 2汽車尾燈D L1 D L2D L3D R1 D R2D R30 d d 0000000 1 00110000000 0001000100011

0011 ***00001 1 d d CP CP CP CP CP CP 根據以上設計分析與表2-2功能描述,可以得出汽車尾燈控制器的結構框圖,如圖2.1所示。

圖2.1汽車尾燈控制器的結構框圖

K 2 K 1 第三章電路設計 3.1模式控制電路

根據原理框圖可知,整體電路需要:模式控制電路、三進制計數器構成電路、尾燈狀態顯示電路、譯碼與顯示電路等三大部分。首先是模式控制電路。

設譯碼與顯示驅動電路的使能控制信號為E和F,E與譯碼器74LS138的使能輸入端E1相連接,F與顯示驅動電路中與門的一個輸入端相連接。由總體邏輯功能可知,E和F與開關控制變量K1,K0,以及時鐘脈沖CP之間的關系如表3-1所示: 表3-1使能控制信號與模式控制變量、時鐘脈沖的關系 邏輯開關K1K0脈 沖 作 用 CP 使 能 信 號 E F

電路理論工作狀態

00無01譯碼器不工作,輸出均為高,與門輸出為高尾燈全部熄滅 01無11譯碼器在控制器作用下工作,顯示驅動取決于譯碼輸出,右尾燈 循環點亮 10無11 譯碼器在控制器作用下工作,顯示驅動取決于譯碼輸出,左尾燈 循環點亮 11CP0CP 譯碼器不工作,輸出均為高,時鐘信號經過與門使尾燈全部共同 閃爍

根據表3-5可求出使能控制信號E 和F 的邏輯表達式為E =K 1K 0+K 1K 0=K 1⊕K 0 F =K 1K 0+K 1K 0+K 1K 0+K 1K 0CP =K 1+K 0+K 1K 0CP =K 1K 0+CP =K 1K 0CP 根據G 和F 的邏輯表達式,可畫出模式控制電路,如圖 3.1所示:

圖

3.1模式控制電路

三進制計數器的狀態表入表3-2所示。

三進制計數器可用觸發器級聯構成,采用CP 下降沿觸發的JK 觸發器,當CP 由1跳變為0時,觸發器的輸出依據J 和K 的狀態而定。表3-3為J-K 觸發器的狀態表。

現態Q 1Q 2次態 11+n Q 1 2+n Q 0001101 1 011000d d 表3-2三進制計數器的狀態表J K 1+n Q 說明0011 0101

n Q 01 n Q 輸出狀態不變同J 端狀態同J 端狀態輸出狀態翻轉 表3-3J-K 觸發器的狀態表 3.2三進制計數器

三進制計數器可用觸發器級聯構成,同時也可由集成計數器改造,考慮到直接用計數器改比用觸發器構成計數器的電路結構簡單,而且Multisim 軟件中常以十六進制計數器74F112N 實現J-K 觸發器的功能,因此設計中我們選用計數器74F112N 來改成三進制計數器。由以上74F112N 的功能表可知,當把Q A 與Q B 輸入與非門,輸出端接在CLEAR 端,即可以通過反饋清零的方法做出三進制計數器,即

Q A 與Q B 實現

00—01—10—00的循環,其電路結構如圖 3.2所示。

圖 3.2三進制計數器電路圖 3.3譯碼與顯示驅動電路

汽車尾燈電路如圖3.3所示,其顯示驅動電路由6個發光二極管和6個反相器構成,譯碼電路由3-8譯碼器74LS138和6個與非門構成。74LS138的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0,而Q1Q0是三進制計數器的輸出端。當S1=1,S2=0時,使能信號A =G =1,計數器的狀態為00,01,10時,74LS138對應的輸出端0Y、1Y、2Y 依次為0有效(3Y、4Y、5Y 信號為“1”無效,即反相器G1~G3的輸出也依次為0,故指示燈D3→D2→D1按順序點亮示意汽車左轉彎。若上述條件不變,而S1=0,S2=1時,則74LS138對應的輸出端4Y、5Y、6Y 依次為0有效,即反相器G4~G6的輸出端依次為0,故指示燈D4→D5→D6按順序點亮示

意汽車右轉彎。當G=0,A=1時,74LS138的輸出端全為1,G1~G6的輸出端也全為1,指示燈全滅;當G=0,A=CP時,指示燈隨CP的頻率閃爍。

圖3.3譯碼及尾燈狀態顯示、驅動電路 第四章仿真模擬

4.1模式控制電路的仿真與測試

確保各個模塊能夠準確實現各自功能,是整體電路能完整準確實現預期功能的前提和保障。完整的仿真模擬包括兩大部分:電路仿真模擬和對仿真電路的功能測試。為保證對整個電路仿真模擬的順利進行,首先需要分模塊進行仿真模擬,并完成功能測試。然后依次進行各個模塊的仿真模擬與測試。

用Multisim軟件,根據圖3.1對模式控制電路進行仿真模擬,如圖4.1所示。

圖4.1模式控制電路的仿真圖

按圖4.2分別對模式控制電路模擬汽車運行的正常行駛、左轉彎、右轉彎和剎車四個狀態進行測試,如圖4.3、圖4.4、圖4.5和圖4.6所示,測試結果說明模式控制仿真電路能實現四個狀態的不同功能。

圖4.3(a模式控制電路正常行駛狀態測試圖

圖4.3(b模式控制電路正常行駛狀態測試波形圖

圖4.4(a模式控制電路左轉彎狀態測試圖

圖4.4(b模式控制電路左轉彎狀態測試波形圖

圖4.5(a模式控制電路右轉彎狀態測試圖

圖4.5(a模式控制電路右轉彎狀態測試圖

圖4.6(a模式控制電路剎車狀態測試圖

圖4.6(b模式控制電路剎車狀態測試波形圖 4.2三進制計數器的仿真與測試

用Multisim軟件,根據圖3.2對三進制計數器電路進行仿真模擬,如圖4.7所示。

圖4.7三進制計數器的仿真電路圖

按圖4.7對三進制計數器仿真電路進行測試,如圖4.8所示。

圖4.8三進制計數器的仿真電路測試圖

4.3譯碼及尾燈狀態限制、驅動電路的仿真與測試

用Multisim軟件,根據圖3.3對譯碼及尾燈狀態顯示、驅動電路進行仿真模擬,如圖4.9所示。

a b 圖4.9譯碼及尾燈狀態顯示、驅動電路仿真圖

上圖中包括兩個部分:a譯碼及驅動電路、b尾燈狀體顯示電路。對譯碼及尾燈狀態顯示、驅動仿真電路的測試結果見4.4。4.4完整仿真電路的測試

在完成各個局部電路設計、仿真、測試后,可得到汽車尾燈控制器的完整邏輯電路,如圖4.10所示。

圖4.10汽車尾燈控制器的完整邏輯電路

對汽車尾燈控制器的完整邏輯電路的測試前先進行譯碼與驅動仿真電路的測試,根據圖4.11的測試結果如圖4.12所示。

圖4.11完整邏輯電路測試圖

a左側b右側圖4.12正常行駛時譯碼與驅動電路測試波形

a左側b右側圖4.13剎車時譯碼與驅動電路測試波形

a左轉b右轉圖4.13轉彎時譯碼與驅動電路測試波形

接下來進行對汽車尾燈控制器的完整邏輯電路的測試。需要模擬出汽車運行的四個狀態,并逐一進行測試。

根據設計目的,正常行駛時汽車尾燈全部是熄滅狀態,如圖4.14所示。

圖4.14正常行駛時尾燈顯示狀態 剎車時汽車尾燈全部閃爍,如圖4.15

圖4.15剎車時時尾燈顯示狀態

左轉時汽車左側尾燈組個閃爍,如圖4.16所示。

圖4.16左轉時尾燈顯示狀態

右轉時汽車右側尾燈組個閃爍,如圖4.17所示。

圖4.17右轉時尾燈顯示狀態 結論

經過課題選擇、任務分析及方案設計、仿真模擬和功能測試等努力,最終用Multisim軟件仿真模擬出汽車尾燈控制電路,并能實現汽車正常運行下所必須的基本功能。即正常行駛時,汽車尾燈全部處于熄滅狀態;左轉彎時,汽車左側尾燈逐個閃爍;右轉彎時,汽車右側尾燈逐個閃爍;剎車時;汽車尾燈全部閃爍。

任何事情都很難一帆風順,當然,本次課程設計也不可避免的遇到了很多難題。比如,設計三進制計數器時就遇到了兩大難題,如何實現輸出循環信號和J-K觸發器在Multisim軟件中的選擇;還有,在實現轉向時轉逐個閃爍,剎車時共同閃爍功能是也遇到了難題。但通過查閱資料、同學討論、請教老師等方法,及時解決了問題。在此過程中,學到的不僅是專業知識,更是理論知識的實踐運用。最重要的是,培養、提升了主動發現問題,解決問題的能力。

但同時,本次課題研究仍然存在不足之處以及尚未解決的問題。首先,課題研究之初不應該只把他當做一次學習生涯中的任務,任何研究都不應該脫離實踐,所有科研的最大意義都是在實踐、在生活中體現的。本次課題研究應當本著原件集成化、通用化、成品化的原則設計方案,以滿足大規模生產的要求,以便在日后產品的更新維護能夠更好的方便的進行。同時也要盡量減少設計過程中競爭冒險現象出先的概率。使產品在使用過程中能夠穩定的運行,達到良好的無故障率。另外,本次課題研究的成果并不是最好的。由于行車時都是開關控制,所以每一個開關都應該有一個消除機械振動的裝置,可以用基本SR觸發器來實現所以在時間允許的情況下,可以對這一不足進行改良從而使整個系統更加可靠。

謝辭

首先,感謝學校院系給我們學生提供這么一個實踐理論知識的機會。本次課程設計只憑我一己之力并非不能完成,但必然困難。這里,對給予我指導的指導老師秦玉潔、任波,和給予我幫助的劉*同學、王*同學,尤其是在遇到設計、仿真以及測試方面的困難時幫助我的朋友表示由衷感謝!洛陽理工學院畢業設計論文 參考文獻 [1]歐陽興星明，于俊青．數字邏輯（第四版）．武漢：華中科技大學 出版社，2009． [2]歐陽星明．數字邏輯學習與解題指南．武漢：華中科技大學出版社，2009． [3]趙明 富，李立軍等 ． EDA 技術基礎 [M]．北京：北京大學出版 社，2007． [4]閻石． [M]． 北京： 2006． 電子技術基礎（第五版）清華大學出版社，[5]康華光．電子技術基礎（第五版）．北京：高等教育出版社，2006． [6]潘松，黃繼業．EDA 技術與 VHDL．北京．清華大學出版社，2006． 22 洛陽理工學院畢業設計論文 附 錄 附錄一 仿真元器件清單 譯碼器 74LS138N 電阻（200?）×8 與非門 74ALS37AM 與非門 74AS10M 異或門 74ALS86N 非門 NOT ×7 ×2 ×6 ×1 ×1 ×1 J-K 觸發器 74F112N 開關 LED 燈 ×2 ×6（紅、綠、黃各兩個）×2（測試用）示波器 XSC 23

洛陽理工學院畢業設計論文 附錄二 汽車尾燈控制電路仿真圖（終極版）CP 24 洛陽理工學院畢業設計論文 ****學院 計算機與信息工程系二班 陳強軍（B11050226）2013 年 01 月 06 日 25

第二篇：汽車尾燈控制電路的設計

武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

汽車尾燈控制電路的設計 技術指標

用六個發光二極管模擬車尾部左右兩側的三個尾燈，用開關K1，K0模擬轉向信號、運行信號和剎車信號。對尾燈的控制要求是： 開關控制 汽車運行狀態 右轉尾燈 左轉尾燈 K1 K0 D1D2D3 D4D5D6 0 0 正常運行 燈滅 燈滅

0 1 右轉彎 燈滅 按D1D2D3順序循環點亮 1 0 左轉彎 燈滅 按D6D5D4順序循環點亮 1 1 臨時剎車 所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍 設計方案及比較

2.1 方案一

2.1.1 秒脈沖電路的設計

由555定時器構成的多諧振蕩器。由于555定時器內部的比較器靈敏度高，輸出驅動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩定，不易受干擾，555定時器引腳圖如圖1所示。

圖1 555定時器引腳圖 武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

2.1.2 開關控制電路的設計

設譯碼器與顯示驅動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F與顯示驅動電路中與非門的一個輸入端相連接，有總體邏輯功能可知，G和F 與開關控制變量，K1、K0以及時間脈沖CP之間的關系如下：

（1）0 0 汽車正常行駛（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅動電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅）

（2）0 1 汽車右轉彎行駛（此時譯碼器在計數器控制下工作，顯示驅動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環點亮）（3）1 0 汽車左轉彎行駛（此時譯碼器在計數器控制下工作，顯示驅動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環點亮）（4）1 1汽車臨時剎車（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖CP通過顯示驅動電路中的與非門作用到反相器的輸出端，使左右兩側的指示燈在時鐘脈沖CP的作用下同時閃爍）

2.1.3 三進制計數計數器電路的設計

由J-K觸發器構成的三進制計數器；

由于電路只需采用一片雙J-K觸發器74LS76芯片即可，因此電路結構簡單，成本低，74LS76芯片引腳圖如2圖所示。

圖2 74LS76引腳圖

武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

2.1.4 譯碼與顯示驅動電路的設計

譯碼與顯示驅動電路的功能是：在開關控制電路輸出和三進制計數器狀態的作用下，提供6個尾燈控制信號，當譯碼驅動電路輸出的控制信號為低電平時，相應指示燈點亮。因此，譯碼與顯示驅動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當圖中G=F=

1、K1=0時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉彎；當圖中G=F=

1、K1=1時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉彎；當圖中G=0，F=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當圖中G=0，F=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現了4種不同模式下的尾燈狀態顯示，74LS138譯碼器引腳圖如圖3所示。

圖3 74LS138譯碼器引腳圖

2.1.5 尾燈狀態顯示電路的設計

尾燈狀態顯示電路可由6個發光二極管和6個電阻組成，圖中，當6個反相器的輸出為低電平時，相應的發光二級光管被點亮。

武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

2.2 方案二

2.2.1 秒脈沖電路的設計

由555定時器構成的多諧振蕩器。由于555定時器內部的比較器靈敏度高，輸出驅動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩定，不易受干擾。

2.2.2 開關控制電路的設計

設譯碼器與顯示驅動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F與顯示驅動電路中與非門的一個輸入端相連接。

2.2.3 三進制計數計數器電路的設計

由D觸發器構成的三進制計數器；

兩個D觸發器可由一片雙D觸發器74LS74芯片實現，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現此電路。此電路結構上有點復雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高，74LS74芯片引腳圖如圖4所示。

圖4 74LS74芯片引腳圖

2.2.4 譯碼與顯示驅動電路的設計

譯碼與顯示驅動電路的功能是：在開關控制電路輸出和三進制計數器狀態的作用下，提供6個尾燈控制信號，當譯碼驅動電路輸出的控制信號為低電平時，相應指示燈點亮。武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

因此，譯碼與顯示驅動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當圖中G=F=

1、K1=0時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉彎；當圖中G=F=

1、K1=1時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉彎；當圖中G=0，F=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當圖中G=0，F=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現了4種不同模式下的尾燈狀態顯示。

2.2.5 尾燈狀態顯示電路的設計

尾燈狀態顯示電路可由6個發光二極管和6個電阻組成，圖中，當6個反相器的輸出為低電平時，相應的發光二級光管被點亮。

2.3 方案三

2.3.1 秒脈沖電路的設計

石英晶體振蕩器；

此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯諧振頻率fs，而與電路中的R，C的值無關。所以此電路能得到頻率穩定性極高的脈沖波形，它的缺點就是頻率不能調節，而且頻帶寬，不能用于寬帶濾波。

2.3.2 開關控制電路的設計

設譯碼器與顯示驅動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F與顯示驅動電路中與非門的一個輸入端相連接。

2.3.3 三進制計數計數器電路的設計

由D觸發器構成的三進制計數器； 武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

兩個D觸發器可由一片雙D觸發器74LS74芯片實現，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現此電路。此電路結構上有點復雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高。

2.3.4 譯碼與顯示驅動電路的設計

譯碼與顯示驅動電路的功能是：在開關控制電路輸出和三進制計數器狀態的作用下，提供6個尾燈控制信號，當譯碼驅動電路輸出的控制信號為低電平時，相應指示燈點亮。因此，譯碼與顯示驅動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當圖中G=F=

1、K1=0時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉彎；當圖中G=F=

1、K1=1時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉彎；當圖中G=0，F=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當圖中G=0，F=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現了4種不同模式下的尾燈狀態顯示。

2.3.5 尾燈狀態顯示電路的設計

尾燈狀態顯示電路可由6個發光二極管和6個電阻組成，圖中，當6個反相器的輸出為低電平時，相應的發光二級光管被點亮。

2.4 方案比較

以上三種方案基本上大同小異，只是在秒脈沖電路的設計和三進制計數電路的設計兩個環節不同：

1、方案一和方案二利用555定時器構成的多諧振蕩器來實現秒脈沖，555定時器內部的比較器靈敏度高，輸出驅動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩定，不易受干擾；而方案三用的是石英晶體振蕩器，它的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯諧振頻率fs，而與電路中的R，C的值無關。雖然此電路能得到頻率穩定性極高的 脈沖波形，但是頻率不能調節，而且頻帶寬，不能用于寬帶濾波。

2、方案一利用雙J-K觸 武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

發器74LS76芯片構成三進制計數器，此電路結構簡單，成本低；而方案二和方案三用D觸發器構成三進制計數器，兩個D觸發器可由一片雙D觸發器74LS74芯片實現，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現此電路，此電路結構上有點復雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高。綜合考慮上述三種方案，無論是從成本還是可行性，方案以最優，方案而次之，方案三最差。實現方案

首先，通過555定時器構成的多諧振蕩器產生頻率為1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發器構成的三進制計數器和開關控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。

其次，雙J-K觸發器構成的三進制計數器用于產生00、01、10的循環信號，此信號提供左轉、右轉的原始信號。

最后，左轉、右轉的原始信號通過6個與非門，6個非門以及7410提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發光二極管上，實現所需功能。總電路圖如圖5所示：

VCC5V12VVs128.86k|?R147810nFCf0VCC5VR3VCC555_VIRTUALTimerVCCRSTDISTHRTRICONGNDOUTVCC5VU1AU31Q1574LS76N41161J1CLK1K2U7A14Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7***097U13ALED1R4100|?R5~1PR614123~1Q~1CLRABCG1~G2A~G2B1574LS00D74LS04DU8AU14ALED250645VCC974LS76N411J1CLK1K33257.72k|?R21074LS138DU2A1Q15100|?1674LS00D74LS04DU9AU15ALED3R617100|?74LS00D74LS04D18U10AU16ALED4R71974LS00D74LS04DU11AU17ALED574LS00D74LS04DU12AU18ALED61374LS00D74LS04D100|?R8100|?R9100|?VCC~1PRU4A74LS86D1110nFC16~1Q~1CLR31412J10U5A300|?Key = A R10J27k|?Key = A U6A74LS04D74LS10D2

圖5 工作原理圖 武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

3.1 參數計算與器件選擇

（1）電阻：由于f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz，所以選取R1=28.86KΩ，R2=57.72KΩ，R3=300Ω，R4= 7KΩ，C1=C2=100μF，其他電阻可選為100Ω即可。

（2）電容：如上所述，電容均選100μF/25V。

3.2元器件器腳圖

其它用到得個元器件引腳圖如圖4所示：

圖6 元器件引腳圖 調試過程及結論

將設計好的控制電路分別接好電源和地線，然后接上函數發生器的脈沖信號，先將開關K1、K0分別接低電平0、0，發現顯示燈全滅，表示汽車正常行駛；再將開關K1、K0分別接低電平0和高電平1，發現右側尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環點亮，表示汽車右轉彎行駛；然后將開關K1、K0分別接高電平1和低電平0，發現左側尾 武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書

燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環點亮，表示汽車左轉彎行駛；左后將開關K1、K0分別接高電平1、1，發現左右兩側的指示燈在時鐘脈沖CP的作用下同時閃爍，表示汽車臨時剎車。在調試的過程中前面三種情況相當順利，很快就完成了，最后模擬臨時剎車的時候，開始發現6個指示燈全亮，并沒有出現閃爍的現象，經檢查才知是函數發生器脈沖信號的頻率太高，將其調節到合適的頻率后，終于出現了期待已久的左右兩側的指示燈同時閃爍。心得體會

這次課程設計可以說是相當成功的，雖然是第一次接觸這個東西，但是基于以前做過數電實驗，課程設計也就變得不是那么的困難了。但是，它又不是單純的和想數電實驗一樣，認真聽完老師所講的內容，拿著電路圖接好實驗電路，完成電路各個部分的邏輯功能就可以了，它對我們的要求遠遠高于數電實驗所能達到的高度。我們不僅要全面了解所選的設計題目，還要在網上充分查閱資料，再結合我們以前所學過的數電知識，自己擬定實驗方案和設計實驗電路。連接電路我是和同學一起做的，雖然我們這個電路的連接比較困難，但是經過一上午的辛苦奮斗，終于光榮的完成了實驗所需要的實現電路，在宿舍調式電路也比較順利，很快就完成了，出現了期待中的實驗現象，但是去老師那里調試的時候，由于脈沖信號的頻率沒有控制好，剎車的時候沒有出現閃爍，而是一直燈亮，調整頻率后就很快更正過來了，整個過程還是非常順利比較成功的。經過這次的課程設計，我更加體會到了數電在日常生活中的廣泛應用，正是由于它的邏輯簡單而被廣泛應用于生活的許多方面，為我們的生活提供了很多便利。同時，也意識到了同學之間的互助是多么的重要，由于沒有很認真地去閱讀課程設計說明書撰寫規范和有些作圖軟件不會使用，導致在寫課程設計說明書的時候，遇到了不少的麻煩，多虧了同學們的熱心幫助，才使我能夠比較順利地完成這項工作。最后，認真謹慎精益求精的態度對于一個實驗者來說也是必備的優秀品質，只有這樣才會做出令人滿意的成績來。經過這次課程設計，我真的學到了很多很多的東西。這次課程設計的成功得益于自己的耐心和決心，也離不開老師和周圍同學的幫忙。特別感謝指導老師的悉心指點，感謝在我設計和制作過程給予我很多幫助的給位同學。

武漢理工大學《專業課程設計

（一）》課程設計說明書 參考文獻

[1].屠其非.LED用于汽車尾燈的展望.光源與照明,2001（01）

[2].梁恩主 著.Protel 99SE電路設計與仿真應用.北京：清華大學出版社，2000 [3].姚福安 著.電子電路設計與實踐.山東: 山東科學技術出版社,2002 [4].康華光主編.數字電子基礎.北京：高等教育出版社，1999 [5].楊志亮 著.Protel DXP電路原理圖設計技術.山西：西北工業大學出版社[6].路勇主編.電子電路實驗及仿真.北京:清華大學出版社，2004 [7].唐程山主編.電子技術基礎.北京：高等教育出版社，2005 [8]韓克 柳秀山主編。電子技能與EDA技術。暨南大學出版社，2005 10

2002

第三篇：路燈控制器設計報告

路燈控制器的設計

一.設計任務和要求

設計要求：

1、自制電路供電的穩壓電源；

2、LED采用恒流供電。

3、該控制器具有環境亮度檢測和控制功能，當處于暗（亮）環境下能夠自動開（關）燈，為了演示方便，在現場演示時，當調光臺燈（模擬自然光）較暗（較亮）時相當于暗環境（亮環境），此時另一個白光LED（模擬路燈）將被點亮（熄滅），以此實現光控功能。

二.方案說明

安裝在公共場所或道路兩旁的路燈，通常是隨環境的亮和暗而自動的關斷和開啟或者自身亮度，同時可以對消耗的電功率進行測量。實驗時用1W白光LED（3.3V@300mA）代替路燈，用調光臺燈替代環境光線變化。

三.原理電路設計

1.單元電路設計.本光控路燈包括

(1)光敏采樣部分,當光敏三極管處于不同光照強度下,它的阻值變化很大.將光敏三極管串聯一個適當的電阻,接入電路中,輸出量作為開關值.無光照強度或光照強度很小時,采樣值接近VCC.當光照強度增加到一定程度時,采樣值為一個較小值,并且隨著光照繼續增強,采樣值也隨著減小.(2)電位器調節電壓部分.當光照達到一定強度時,通過調節電位器改變它的電壓,使之與光敏采樣部分的采樣值相等即可.(3)集成運放器部分.需要用到集成運放器的開環性能和閉環性能.當集成運放處于開環狀態時.它是一個電壓比較器,對同相輸入端和反相輸入端的電壓進行比較.若同相輸入端的電壓高于反相輸入端的電壓,則輸出高電平;若同相輸入端的電壓低于反相輸入端的電壓,則輸出零(單電源)或低電平(雙電源).(4)三極管放大部分.使用三極管對集成運放器的微弱輸出電流進行放大,從而使led燈能正常發光.2.元件選擇

(1).光敏器件選擇

光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時也受光輻射的控制。通常基極不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補償和附加控制等作用。光敏三極管又稱光電三極管，它是一種光電轉換器件，其基本原理是光照到P-N結上時，吸收光能并轉變為電能。當光敏三極管加上反向電壓時，管子中的反向電流隨著光照強度的改變而改變，光照強度越大，反向電流越大，大多數都工作在這種狀態。當具有光敏特性的PN 結受到光輻射時，形成光電流，由此產生的光生電流由基極進入發射極，從而在集電極回路中得到一個放大了相當于β倍的信號電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。

本次設計選擇的是3DU33型號光敏三極管.在1000lx，V=10v條件下，電流典型值為10 mA.故可推測在1000lx,V=5A條件下，電路大約為5mA。且在有光條件下，電流最小值為2 mA.電路圖如下

(2)電位器選擇

本次設計電位器選擇通用型3296系列103A電位器，阻值為10k.圖如下

（3）集成運算放大器選擇。本次選擇LM358運算放大器。

LM358里面包括有兩個高增益、獨立的、內部頻率補償的雙運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，它的應用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運放的地方使用 電路如下

（4）三極管選擇。

本次選用S8050 NPN型三極管。三極管8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經常看到它，應用范圍很廣，主要用于功率放大、開關。參數： 耗散功率0.625W（貼片：0.3W）

集電極電流0.5A 集電極--基極電壓40V 集電極--發射極擊穿電壓25V 集電極-發射極飽和電壓 0.6V 特征頻率fT 最小150MHZ 典型值產家的目錄沒給出 引腳排列為EBC或ECB 838電子

按三極管后綴號分為 B C D檔 貼片為 L H檔

放大倍數B85-160 C120-200 D160-300 L100-200 H200-350

3.整體電路

實驗原理

光敏采樣值輸出到前1/2 LM358同相輸入端，電位器調節部分電壓輸出到前1/2 LM358反相輸入端。當同相輸入端電壓值高于反相輸入端電壓值時，U1A輸出高電平，反之輸出零。U1B是引入負反饋閉環的運算放大器，可以由理想集成運算放大器虛短，虛端方法來分析電路。當U1A輸出為零時，反相輸入端電平也為零，U1B輸出為0，led燈滅。當U1A輸出高電平時，由虛短可判斷反相輸入端電壓也為等值高電平。三極管工作在放大區，放大電流，led燈亮。

四.性能測試與分析

理論數據分析：在有一定光照條件下，光敏三極管的電流為2-5 mA.經計算考量，選取與光敏三極管串聯的電阻為800歐。為使調節范圍足夠大，滿足設計要求，選取R3=R6=1k,電位器R4=10k.在同相輸入端大于反相輸入端的電壓值時，集成運算放大器最大輸出幾mA的電流，理論流過led燈最大電流為300mA。在光照足夠強時，同相輸入端電壓值小于反相輸入端，電壓比較器輸出零，此時三極管be間電壓小于開啟電壓，三極管處于截止狀態，流過led燈的電流為零。

仿真數據：無光照條件下，U1A同相輸入端輸入值即光敏部分采樣值為4.993V，反相輸入端電壓值為2.363V，U1A輸出4.023V，輸出電流幾乎為零。三極管基極電流為0.036A，流過led燈的電流值為0.400A（protues仿真沒有S8050三極管和光敏三極管，故分別用TIP41和光敏電阻代替，與理論數據分析有差距）實測數據: 無光時,U1A同相輸入端電壓為4.91V,反相輸入端電壓為3.74V,U1A輸出端電壓為4.01V,電流幾乎為零.此時測得led燈兩端電壓約為3.20V.逐漸增大光照強度,發現某一時刻led燈開始明顯變暗,并且隨著光強緩慢增加,led燈繼續變暗,直至只有微弱燈光.此時測得led燈兩端電壓為2.43V.整個過程中,U1A同相輸入端電壓始終小于反相輸入端電壓值,U1A輸出電壓為零.U2A同相及反相輸入端電壓都為零,輸出端有0.64V電壓.誤差分析: 處于臨界光照時,運算放大器同相及反相輸入端電壓差值很小,容易波動.運算放大器均是采用直接耦合的方式，直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的，由于各級的放大作用，第一級的微弱變化，會使輸出級產生很大的變化。當輸入短路時（由于一些原因使輸入級的Q點發生微弱變化 象：溫度），輸出將隨時間緩慢變化，這樣就形成了零點漂移。產生零漂的原因是：晶體三極管的參數受溫度的影響。解決零漂最有效的措施是：采用差動電路

六.實驗心得

本次課程實驗設計是我們三人組齊心協力,默契的團隊配合.從初期方案的確定,到實驗室共同焊板子,還有后來共同解決遇到的電路問題,每個人都很積極地去解決困難.通過此次設計，能夠一步了解了光敏三極管的原理和特性，把我們所學到的知識應用到了實踐，結合模擬電路和數字電路知識，經一步鞏固和掌握前面所學的知識，收獲很大。

七.參考文獻

[1] 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006：74-116.[2] 謝自美 電子線路設計[M];華中科技大學出版社;[3] 百度文庫,道客巴巴資料以及電子愛好者論壇等

第四篇：汽車尾燈控制電路 verilog課設

可編程課程設計 實驗報告

一、設計題目

汽車尾燈控制電路

二、設計要求

用6個發光管模擬6個汽車尾燈（左右各3個），用4個開關作為汽車控制信號,分別為：左拐、右拐、故障和剎車。

車勻速行駛時，6個汽車尾燈全滅；右拐時，車右邊3個尾燈從左至右順序亮滅；左拐時，車左邊3個尾燈從右至左順序亮滅；

故障時車6個尾燈一起明滅閃爍；剎車時，6個尾燈全亮

三、設計語言簡介

VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,誕生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美國國防部確認為標準硬件描述語言。自IEEE公布了VHDL的標準版本，IEEE-1076（簡稱87版)之后，各EDA公司相繼推出了自己的VHDL設計環境，或宣布自己的設計工具可以和VHDL接口。此后VHDL在電子設計領域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標準的硬件描述語言。1993年，IEEE對VHDL進行了修訂，從更高的抽象層次和系統描述能力上擴展VHDL的內容，公布了新版本的VHDL，即IEEE標準的1076-1993版本，（簡稱93版）。現在，VHDL和Verilog作為IEEE的工業標準硬件描述語言，又得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領域，已成為事實上的通用硬件描述語言。有專家認為，在新的世紀中，VHDL于Verilog語言將承擔起大部分的數字系統設計任務。

VHDL設計的主要特點：

1.用VHDL代碼而不是用原理圖進行設計，意味著整個電路板的模型及性能可用計算機模擬進行驗證。

2.VHDL元件的設計與工藝無關，與工藝獨立，方便工藝轉換。

3.VHDL支持各種設計方法，自頂向下、自底向上或者混合的都可以。4.可以進行從系統級到邏輯級的描述，即混合描述。

5.VHDL區別于其他的HDL，已形成標準，其代碼在不同的系統中可交換建模。

四、程序代碼

module weideng(nrst,haz,left,right,brake,lc,lb,la,ra,rb,rc,/*CLOCK_50*/clk,vga);input haz,left,right,brake;//warning,turn left,turn right,braking input nrst,/*CLOCK_50*/clk;output lc,lb,la,ra,rb,rc;//6 light output vga;reg [3:0]vga;

wire lc,lb,la,ra,rb,rc;

//wire cp;//2 HZ reg [19:0]state,next_state;

//14 states

parameter [19:0]idle=20'b00_0000_0000_0001_000_000，l1=20'b00_0000_0000_0010_001_000，l2=20'b00_0000_0000_0100_010_000，l3=20'b00_0000_0000_1000_100_000，r1=20'b00_0000_0001_0000_000_100，r2=20'b00_0000_0010_0000_000_010，r3=20'b00_0000_0100_0000_000_001，full=20'b00_0000_1000_0000_111_111，bl1=20'b00_0001_0000_0000_001_111，bl2=20'b00_0010_0000_0000_010_111，bl3=20'b00_0100_0000_0000_100_111，br1=20'b00_1000_0000_0000_111_100，br2=20'b01_0000_0000_0000_111_010，br3=20'b10_0000_0000_0000_111_001;

//position of each state

parameter [4:0] idle_pos=5'd6，l1_pos=5'd7，l2_pos=5'd8，l3_pos=5'd9，r1_pos=5'd10，r2_pos=5'd11，r3_pos=5'd12，full_pos=5'd13，bl1_pos=5'd14，bl2_pos=5'd15，bl3_pos=5'd16，br1_pos=5'd17，br2_pos=5'd18，br3_pos=5'd19;

//store status

always @(posedge clk ,negedge nrst)

begin vga=4'b0001;

if(!nrst)

state<=idle;

else

state<=next_state;end

//state transition ***

always @(haz,left,right,brake)

begin

next_state=idle;

case(1'b1)

state[idle_pos]:if(left&~haz&~right&~brake)

next_state=l1;

else if(right&~haz&~left&~brake)

next_state=r1;

else if(brake|haz|left&right)

next_state=full;

else

next_state=idle;

state[l1_pos]:if(brake)

next_state=bl1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=l2;

state[l2_pos]:if(brake)

next_state=bl1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=l3;

state[l3_pos]:next_state=idle;

state[full_pos]:if(~brake)

next_state=idle;

else

next_state=full;

state[r1_pos]:if(brake)

next_state=br1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=r2;

state[r2_pos]:if(brake)

next_state=br1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=r3;

state[r3_pos]:next_state=idle;

state[br1_pos]:if(~brake)

next_state=r1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=br2;

state[br2_pos]:if(~brake)

next_state=r1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=br3;

state[br3_pos]:if(~brake)

next_state=r1;

else

next_state=br1;

state[bl1_pos]:if(~brake)

next_state=l1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=bl2;

state[bl2_pos]:if(~brake)

next_state=l1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=bl3;

state[bl3_pos]:if(~brake)

next_state=l1;

else

next_state=bl1;

default:next_state=idle;

endcase

end

//output logic

assign la=state[3]，lb=state[4]，lc=state[5]，ra=state[2]，rb=state[1]，rc=state[0];//2hz clock

/*

divn #(.WIDTH(25),.N(25000000))

CLOCK_50 u0（.clk(CLOCK_50)，.rst_n(nrst)，.o_clk(cp));

*/ endmodule

五、心得體會

Verilog語言是目前電路設計中不可缺少的語言之一，其在電子信息、通信、自動控制及計算機領域中的重要性日益突出。通過本次課程設計，使我對Verilog語言有了更深一步的了解，也對Quartus II軟件的使用方法和設計流程也有了更進一步的認識。在課程設計過程中，我和同組同學共同討論，期間遇到不少問題。但每一個問題我們都會認真修改、調試，并積極向老師和同學尋求幫助，直到沒有錯誤為止。這也提高了我們獨立思考與團隊合作的能力。總之，此次課程設計不僅對之前可編程設計的理論學習進行了實踐，更為我今后的專業學習打下了良好的基礎。

第五篇：數字電子課設報告汽車尾燈控制電路設計

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一.概述

汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路,在日常的生活中有著很廣泛的應用.汽 車行駛時,會出現正常行駛,左轉彎,右轉彎,剎車四種情況,針對這四種情況可以 設計出汽車尾燈的控制電路來表示這四種狀態.設計一個汽車尾燈控制電路,技術指標如下: 假設汽車尾部左右兩側各有 3 個指示燈(用發光二極管模擬);汽車正常運行時指示燈全滅;汽車左轉彎時,左側 3 個指示燈按左循環順序點亮;汽車右轉彎時,右側 3 個指示燈按右循環順序點亮;臨時剎車時所有指示燈同時閃爍.二.方案論證

方案一: 汽車尾燈控制電路主要由 D 觸發器邏輯電路,左轉,右轉控制電路,剎車控制電 路構成.首先將脈沖信號 CLK 提供給 D 觸發器邏輯電路.用三片 D 觸發器設計一個邏輯電路可以產生 001,010,100 的循環信號.將此信號作為左轉,右轉的原始信號.設置左轉控制開關和右轉控制開關.通過開關的控制將左轉,右轉的原始信號通過邏輯電路分別輸出到左,右的 3 個 汽車尾燈上.這部分電路起到信號分揀的作用.設置剎車控制開關,將脈沖信號 CLK 提供給剎車控制電路.當開關置為剎車信號時,分揀之后的信號通過邏輯電路實現剎車時所有指示燈隨 著時鐘信號 CLK 全部閃爍的功能.最終得到的信號即可輸出到發光二極管上,實現所需功能.方案一原理框圖如圖 1 所示.1 CLK D 圖 1 方案一原理框圖

方案二: 汽車尾燈控制電路主要由開關控制電路,三進制計數器,譯碼電路,顯示,驅動 電路構成.由于汽車左或右轉彎時,三個指示燈循環點亮,所以用三進制計數器控制譯碼器 電路順序輸出低電平,從而控制尾燈按要求點亮.首先,設置兩個可控制的開關,可產生 0 0,0 1,1 0,1 1 四種狀態.開關置為 0 0 狀態時,表示汽車處于正常運行狀態.開關置為 0 1 狀態時,表示汽車處于右轉彎的狀態.開關置為 1 0 狀態時,表示汽車處于左轉彎的狀態.開關置為 1 1 狀態時,表示汽車處于剎車的狀態.其次,設計電路實現所需達到功能.三進制計數器可用兩片 D 觸發器構成.譯碼電路可用 3 線—8 線譯碼器 74LS138 和 6 個與非門構成.顯示,驅動電路由 6 個發光二極管和 6 個反向器構成.2 方案二原理框圖如圖 2 所示.顯示,驅動電路

開關控制電路

譯碼電路

三進制計數器

圖 2 方案二的原理框圖

最終方案為方案二.電路設計 三.電路設計

1.時鐘脈沖電路 由 555 定時器構成的多諧振蕩器電路如圖 3 所示.12V Vs 1 28.86k R1 4 8 VCC RST DIS THR TRI CON GND 1 OUT 3 6 57.72k R2 7 8 CP 7 6 2 5 10nF C 10nF Cf 0 LM555CM Timer 圖 3 由 555 構成的多諧振蕩器

接通電源后,電容 C 被充電,Vc 上升,當 Vc 上升到 2/3Vcc 時,觸發器被復位, 此時 Vo 為低電平,電容 C 通過 R2 和 T 放電,使 Vc 下降.當 Vc 下降到 1/3Vcc 時, 觸發器又被復位,Vo 翻轉為高電平.周期 T 為: T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C 這樣,通過控制電容充放電時間,使多諧振蕩器產生時鐘信號.2.開關控制電路 開關控制電路如圖 4 所示.3 VCC 5V VCC J1 Key = A 10 R1 200? 0 U7B U15B 12 C G VCC 5V U3A VCC 74LS136D J2 Key = B 11 R2 200? 0 13 74LS00D 74LS04D U9B D U16A 14 74LS00D CP 74LS10D 圖 4 開關控制電路

電路通過控制開關 A,B 的斷開和閉合,實現正常行駛,左轉彎,右轉彎,剎車四 種狀態.AB 置為 0 0 狀態時,表示汽車處于正常運行狀態.AB 置為 0 1 狀態時,表示汽車處于右轉彎的狀態.AB 置為 1 0 狀態時,表示汽車處于左轉彎的狀態.AB 置為 1 1 狀態時,表示汽車處于剎車的狀態.3.三進制計數器 原理圖如圖 5 所示.4 VCC 5V 2 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 1Q 15 U2A A VCC 16 1K 74LS76D 1 3 2 2 U2B 1Q 15 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 B 16 1K 74LS76D 圖 5 三進制計數器原理框圖

4.譯碼,顯示驅動電路 譯碼,顯示驅動電路如圖 6 所示.VCC U4A 74LS00D U5A 9 U10A LED1 23 R3 17 200 5V A B1 2 C 3 6 G4 5 U1 A B C G1 ~G2A ~G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 9 7 74LS04D U11A LED2 3 10 24 R4 18 16 200 74LS00D 74LS04D 4 U6A U12A 5 LED3 11 25 R5 19 6 7 8 200 74LS04D U13A LED4 R6 12 20 26 200 74LS00D 74LS04D U8A U14A LED5 R7 13 21 27 200 74LS00D 74LS04D U9A U15A LED6 R8 14 22 28 200 74LS00D 74LS04D 74LS00D U7A 0 74LS138D VCC 圖6 譯碼,顯示驅動電路 5 四,性能的測試

利用 Multisim10 進行測試和仿真.1.當汽車正常行駛時,AB 置為 0 0 狀態,指示燈全滅.仿真結果如圖 7 所示.圖7 正常行駛仿真結果

2.當汽車左轉彎時,AB 置為 1 0 狀態,左側 3 個指示燈按 LED1->LED2->LED3 順 序循環點亮.仿真結果如圖 8 所示.6 圖8 左轉彎仿真結果

3.當汽車右轉彎時,開關置為 0 1 狀態,右側 3 個指示燈按 LED4->LED5->LED6 順 序循環點亮.仿真結果如圖 9 所示.7 圖9 右轉彎仿真結果

4.當汽車剎車時,AB 置為 1 1 狀態,所有指示燈全部隨著時鐘信號閃爍.仿真結果如圖 10 所示.8 圖 10 剎車仿真結果

五.結論

電路的主要特點是選用簡單常見的元器件,充分利用所學知識.通過仿真結果可以看出,符合任務書中所要求的性能指標,完成所需功能.六.性價比

本電路采用的都是簡單且常見的元器件, 價格相對便宜, 性能基本符合技術要求.適用于對技術要求不是十分嚴格的電路.因此,本電路的性價比較高.七,課設體會及合理化建議 課設體會及合理化建議

這次總的說來收獲很大,但在獨立設計過程中著實也遇到了不少困難.比如開始 時不知用什么邏輯器件使輸出為 001,010,100 的循環,以使指示燈按一定的順序依 次點亮, 后經過與同學的討論最終使問題得到了解決, 我想這也是最吸引我們的地方, 當真正投入時才發現樂在其中.一開始對軟件不熟悉,剛進行上機設計時很不順手,遇到不少麻煩,經過自己的 學習和老師的指導,才完成了電路的設計并成功進行了仿真.9 參考文獻

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附錄Ⅰ 附錄Ⅰ 總電路圖 11 附錄Ⅱ 附錄Ⅱ 元器件清單

序號 編號 名稱 型號 數量

R1, R2, R3, R4, R5, R6, 電阻 R7,R8, R9 R10 LED1,LED2, LED3,LED4, LED5,LED6, U2A,U2B, U10A,U11A, U12A,U13A, U14A,U15A, U15B, 電阻 電阻 200 8 2 3 28.86k 57.72k 1 1 4 發光二極管 LED 6 5 JK 觸發器 74LS76 2 6 非門 74LS04 7 7 U4A,U5A,U6A, U7A,U7B,U8A, 與非門 U9A,U9B 74LS00 8 9 10 11 12 U16A, 與非門 直流電源 直流電源 74LS10 5V 12V DIPSW1 1 4 1 2 J1,J2, 開關

U17, U1, U3A, 555 定時器 LM555CM 譯碼器 異或門 74LS138 74LS136 1 1 1 12 1