《数字逻辑电路》实训报告尾灯.docx
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《数字逻辑电路》实训报告尾灯
《数字逻辑电路》实训报告
专业:
电子信息工程
学生姓名:
殷浩
学号:
1152100135
指导教师:
易艺、齐庆堃
2013年6月24日
电动车尾灯控制电路的设计与制作
1整机设计
1.1设计要求
①用中规模集成芯片实现电动车尾灯控制电路的设计,假设电动车尾部左右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟)。
②当电动车正常运行时,两侧指示灯全灭。
③当电动车刹车时,两侧指示灯同时闪烁(闪烁时间间隔为1s)。
④当电动车右转弯时,右侧的3只指示灯按“100→010→001→100”状态循环顺序点亮(每只指示灯闪亮时间为1s),左侧的指示灯全灭。
⑤当电动车左转弯时,左侧的3只指示灯按“001→010→100→001”状态循环顺序点亮(每只指示灯闪亮时间为1s),右侧的指示灯全灭。
⑥其他。
1.1.1设计任务
设计并制作一个电动车尾灯控制电路。
1.1.2性能指标要求
两个开关同时拨到“11”状态,尾灯全亮且亮与灭的时间间隔为1秒;只把右边的开关拨到“1”状态时表示车向右转,右侧车尾灯按“100→010→001→100”状态循环顺序点亮,且闪亮的时间间隔为1秒,左侧尾灯全灭;只把左边的开关拨到“1”状态时表示车向左转,左侧尾灯按“001→010→100→001”状态循环顺序点亮,且闪亮的时间间隔为1秒,右侧尾灯全灭;当同时拨上两个开关时,两个开关的状态都为“0”车尾灯停止工作,全部熄灭。
1.2整机实现的基本原理及框图
1.2.1基本原理
尾灯闪亮的时间间隔为一秒钟,时钟脉冲可以由555定时器芯片产生。
定时器产生的脉冲信号作为车尾灯刹车的输入信号,控制尾灯的闪亮。
左转、右转控制电路控制车尾灯的左循环或者右循环的依次点亮。
根据任务要求与设计要求列出尾灯与电动车运行状态表如下:
开关控制
运行状态
左尾灯
右尾灯
S1S0
D1、D2、D3
D4、D5、D6
00
正常运行
灯灭
灯灭
01
右转弯
灯灭
按D4、D5、D6顺序循环点亮
10
左转弯
按D1、D2、D3顺序循环点亮
灯灭
11
刹车
所有的尾灯随时钟CP同时闪烁
1.2.2总体框图
逻辑功能表如下表(表中0表示灯灭状态,1表示灯亮状态)。
开关控制
三进制计数器
六个指示灯
S1S0
Q1Q0
D1D2D3D4D5D6
00
xx
000000
01
00
01
10
000100
000010
000001
10
00
01
10
001000
010000
100000
11
xx
CPCPCPCPCPCP
由表得出总体框图
电动车尾灯控制电路总体框图
2各功能电路实现原理及电路设计
1.产生脉冲电路
电路原理图:
555芯片管脚功能:
7脚:
放电端。
该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。
电路原理:
555定时器利用电源通过R10和R11向C2充电,以及C2通过R11向放电端DC放电,使电路产生振荡。
当C2上电压低于三分之一+5V时,电容C2开始充电,放电管截止,输出高电平,产生高电平时间(即充电时间)为t1=0.7×(R10+R11)×C2≈0.7s。
当C2上的电压高于三分之二VCC时,电容C2开始放电,放电管导通,输出低电平,放电时间(即低电平产生时间)为t2=0.7×R11×C2≈0.3s.所以,整个周期约为一秒钟。
即实现LED灯点亮或闪亮一秒钟的要求。
J2的作用:
测定脉冲。
2.三进制加法计数器电路
电路原理图:
电路原理:
这次试验采用复位法设计三进制加法计数器电路。
时钟输入端(5脚)接脉冲产生电路的输出端,来实现一秒钟一次计数。
计数器从0000开始计数,后面依次输出0001、0010…。
将3脚,2脚通过一个与门接到清除端14脚MR,当输出为0011时,MR为高电平,有效,因此输出被清零。
计数器又从0000开始计数,一直到0010,然后又从0000开始,如此反复。
3.译码器设计电路
电路原理图;
电路原理:
74LS138的1脚和2脚分别接74LS192的3脚和2脚,74LS138的3脚接一个拨码开关。
通过这三个脚的连接,可以实现74LS138输入的选择。
即当拨码开关S4,S3拨到10,输入为000,001,010,输出对应Y0有效,Y1有效,Y2有效,因此左转的三个灯循环点亮。
当拨码开关S4,S3拨到01,输入为100,101,110,输出对应Y4有效,Y5有效,Y6有效,故右转的三个灯循环点亮。
74LS138的使能控制端E/2/和E/1/接地,一直为有效电平。
两个拨码开关通过一个异或门接至E3脚(E3脚为零时芯片正常工作),当拨码开关状态为01或10(转弯时),译码器正常工作。
当拨码开关为00(正常行驶),11(刹车)时,译码器不工作。
4.尾灯控制电路图
电路原理图:
电路原理:
6个LED的负极均连接至与门的输出端,当与门输出为0时,LED灯点亮。
6个与门的一个输入接74LS138的输出端,另一个输入端均接到同一个与非门的输出端。
只要74LS138电路工作时即开关为01或者10时,它的输出只有一个为有效电平即低电平,因此与门的输出总是0,因此总有一个对应的LED灯被点亮,而此时与非门的输出总是1。
当开关为00时,译码器不工作,输出全是无效电平(高电平1),此时与非门的输出还是1,因此所有与门输出均为1,LED灯全灭。
当开关为11时,译码器不工作,而与非门输出为高低电平的脉冲,因此6个与门的输出也是同样的高低电平脉冲,即6个LED灯随着脉冲的变化闪烁。
3制作与调试过程
在实训开题之后我按照老师给的原理图和借来的资料,理解了这个车尾灯实验的原理,然后自己用protel软件画了一遍原理图,在画原理图时我发现有的元件名称已经忘记了,只能一边画图一边查阅资料。
画完原理图后接着画好封装,导入PCB,并布局,连线,画好PCB之后去板房打印PCB,然后腐蚀,打孔。
完成安装,焊接元器件,制作成板。
最后在5V的电源上观察6个led等的亮灭情况进行调试,看是否符合设计要求和性能指标要求,最终调试结果符合要求,完成了调试。
4电路测试
接通5V电源,拨动开关看能否实现车尾灯全部闪亮、右转、走转及全部熄灭等性能指标。
4.1测试仪器与设备
5V直流电源、数字万用表、车尾灯电路板。
4.2指标测试
①555产生一秒的方波
②当拨码开关为“00”时,两侧指示灯熄灭;
③当拨码开关为“01”时,右侧的指示灯按“100→010→001→100”状态循环顺序点亮,左侧指示灯全灭。
④当拨码开关为“10”时,左侧的指示灯按“001→010→100→001”状态循环顺序点亮,右侧指示灯全灭。
⑤当拨码开关为“11”时,两侧指示灯随着脉冲同时闪烁。
4.3误差分析
每一个物品都有误差,我们自己手工做的电路板难免会产生误差。
首先板子的制作的腐蚀过程中腐蚀过激会导致断线情况,电路就会出错,又如焊接的过程,若是电烙铁的温度过高就会损坏器件,使其器件的的值有所变化,再者虚焊和线路短路也是一个大问题。
555时钟电路中加入了精密可调电阻,可调节输出的脉冲周期,而器件都有一定的误差,所以误差大都来自器件本身的误差。
虽然存在误差,但是误差不大,不影响电路的正常运行。
该电路的误差来源于555构成脉冲产生电路多谐振荡器时该电路的频率。
主要通过调节电路中的可调电阻RW1来改变频率,如果没达到1s闪烁,一是没调好,二是器件自身的工艺误差。
5实训结论
通过本此数电实训,我学到了许多,也再一次熟悉了protel99se这个软件,学会怎么分析电路,然后根据分析,列出真值表跟画出设计的总体框图,再选用器件,画出电路图,到制板,装配等。
这次的实训我感受颇深,我感受最大就是一定要先把原理图分析得透彻,接下来的调试跟答辩都不是难题。
经过两次做电路板实训,我觉得自己动手做电路板很有趣,很好玩,特别是体验成功的感觉,很有成就感.。
我自己做完电路板后,又帮其他同学测电路,检查错误,每当分析出来一个错误,并且解决后,就觉得又学到了东西,只有不断学习,不想断增加自己的经验,以后在电路检修,制作和设计电路上才能如鱼得水。
经过此次实训,我深刻体会到了理论知识的重要性,以前我总是在动手方面下苦功夫,学到只是皮毛的东西,这次的实训我先在原理上分析透彻,包括芯片的功能,器件的作用等都查了资料,在布线的时候要注意哪些问题我都全部罗列出来,以至于保证原理图跟PCB图的正确性,否则一腐蚀,板子就完完了。
在帮其他同学检测的过程中,发现很多就是因为不用心,原理图画错,PCB布线不合理,器件管脚弄反了,腐蚀断线了,要么就是线路短路,要么装配器件时装反了等等。
可见,学习是一件艰苦是事情,要一丝不苟,我们学的是弱电,假如是强电,走错一步可能连生命都有威胁,所以一颗严谨的心是不可缺少的。
再者,科技是服务人类的,不能害了人类,道德和原则不能忘记,在设计电路的时候应该有清楚的认识。
在创新方面也要有突破,不能只停留在原地,世界在发展,科技在进步,如何在最小的一块电路板上集成更多的线路,使产品具有更多的功能是我们今后研究并开发的路线。
电子科学是茫茫大海,等待我去开发和探索,
所以,我现在要好好学习,争取创新,优化生活,为人类造福。
参考文献
[1]谢自美等编著.电子线路设计.实验.测试(第三版)[M].武汉:
华中科技大学出版社,2006.
[2]阎石编著.数字电子技术基础(第四版)[M].北京:
高等教育出版社,1998.
[3]江国强编著.新编数字逻辑电路[M].北京:
北京邮电大学出版社,2006.
[4]江国强、蒋艳红编著.现代数字逻辑电路实验指导[M].北京:
电子工业出版社,2003.
附录
1、元件明细表
元器件名称
个数
元器件名称
个数
200Ω电阻
6个
黄色LED灯
2个
47K电阻
1个
1K电阻
4个
39K电阻
1个
50K滑动变阻器
1个
红色LED灯
3个
10UF的极性电容
1个
绿色LED灯
3个
10N的非极性电容
1个
74LS08芯片
2个
74LS10芯片
1个
74LS138芯片
1个
74LS86芯片
1个
74LS192芯片
1个
555芯片
1个
两排拨动开关
1个
电源接口
1个
电源接口线
1个
2、电路原理图
3、PCB图
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