汽车尾灯报告李玉红.docx
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汽车尾灯报告李玉红
沈阳航空航天大学
课程设计
(说明书)
汽车尾灯控制电路设计
班级/学号04010102-042
学生姓名李玉红
指导教师赵雪莹
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
院(系)计算机学院专业计算机科学与技术
班级04010102学号2010040101042姓名李玉红
课程设计题目汽车尾灯控制电路设计
课程设计时间:
2012年7月9日至2012年7月22日
课程设计的内容及要求:
一、设计说明
在汽车行驶过程中,汽车的尾灯会根据汽车行驶的状态相应的发生状态的变化。
假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯,设计一个用于控制汽车尾灯的电路。
其原理参考框图如图1所示。
图1汽车尾灯控制电路原理框图
二、技术指标
1.汽车正常运行时指示灯全灭;
2.汽车右转弯时,右侧三个指示灯按右循环顺序点亮;
3.汽车左转弯时,左侧三个指示灯按左循环顺序点亮;
4.汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
三、设计要求
1.在选择器件时,应考虑成本,要求指示灯用发光二极管模拟。
2.根据技术指标,通过分析计算确定电路和元器件参数。
3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
四、实验要求
1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路。
2.进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1.刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M]北京:
中国电力出版社,2005年
2.朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京:
清华大学出版社,2004年
3.路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:
北方交通大学出版社,2004年
六、按照要求撰写课程设计报告
指导教师年月日
负责教师年月日
学生签字年月日
成绩评定表
评语、建议或需要说明的问题:
指导教师签字:
日期:
成绩
一、概述
汽车尾灯是汽车的重要部件之一,在交通安全中扮演着重要的角色。
本次设计的是汽车尾灯控制电路,可实现一些较简单的逻辑功能,当汽车正常运行时指示灯全灭;当汽车左转弯时,左侧三个指示灯按左循环顺序点亮;当汽车右转弯时,右侧三个指示灯按右循环顺序点亮;当汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
根据设计要求,可将电路分为以下几部分:
首先,将555定时器改成多谐振荡器,产生连续的脉冲信号,用于供给三进制计数器输入信号。
其次,采用74LS160芯片产生三进制循环信号,构成三进制计数器,用于提供左右转向的原始信号。
再次,左转和右转的信号经过译码器,将原始信号分别输入到汽车左右的三个尾灯上,实验信号分拣操作。
最后,分拣之后的信号经过与非门,实现刹车与左右转开关信号之间的选择,将最终得到的信号输出到发光二级管上,实现所需功能。
在电路设计过程中综合考虑了电路复杂度、成本及实用性,最终用multisim10软件模拟出实验现象,实现预期功能。
二、方案论证
设计电路过程中共考虑了以下三种方案,主要的区别在于三进制计数器的连接方式:
方案一:
通过74LS160或74LS161产生00,01,10三进制循环信号。
原理框图如图1所示:
图1汽车尾灯控制电路的原理框图
方案二:
用JK触发器或D触发器构成三进制计数器。
方案三:
通过移位寄存器输出001,010,100循环信号,提供左右转的原始信号。
方案二比较实用,但是在模拟过程中会出现一些问题,方案三较复杂,实现起来比较困难,综合个人能力和电路的复杂度,最终选定方案一并实现预期功能。
三、电路设计
1.555多谐振荡器
由555定时器构成的多谐振荡器频率公式:
T1=(R1+R2)Cln2
T2=R2Cln2
可得555多谐振荡器的周期为T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2
选择电阻R1=R9=300Ω,R2=R10=200Ω,电容C=C1=10
则T=5.6ms
震荡频率f=1/T=178.6Hz
电路图如图2所示:
图2555多谐振荡器电路图
2.三进制计数器
本次电路的设计采用74LS160芯片构成三进制计数器,产生00,01,10循环三进制信号,具体实现过程如下:
状态转换表如表1所示:
表1三进制计数器的状态转换表
初态
次态
Q0
Q1
Q0*
Q1*
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
CLK
CLK
采用置零法连接图如图3所示:
图3三进制计数器引脚连接图
3.译码器
根据3线—8线译码器的工作原理,采用74LS138芯片实现原始输入信号的分拣操作。
具体实现如表2和图4所示:
G1、G2为控制输入端,C、B、A为数据输入端,Y0至Y7为输出端,0表示输入或输出为低电平,1表示输入或输出为高电平。
表274LS138的真值表
输入变量输出变量
G1
G2
C
B
A
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
×
1
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
译码器的电路连接如图4所示:
图4译码器电路连接图
4.开关电路
利用与非门、反相器和异或门组成开关电路,实现左右转和刹车操作。
具体实现如表3和图5所示:
表3开关电路工作状态表
开关
汽车运行状态
左尾灯
右尾灯
J1
J2
LED3、LED2、LED1
LED4、LED5、LED6
0
0
刹车
左右尾灯同时闪烁
0
1
右转
不亮
右循环点亮
1
0
左转
左循环点亮
不亮
1
1
正常行驶
左右尾灯都不亮
图5开关控制电路连接图
5.显示、驱动电路
显示驱动电路由六个发光二极管、六个电阻组成,当反相器输出低电平时,二极管将被点亮。
电路图如图6所示,其中LED3、LED2、LED1为左转向灯,当汽车左转时,将按照LED3、LED2、LED1的顺序循环闪烁;LED4、LED5、LED6为右转向灯,当汽车右转时,将按照LED4、LED5、LED6的顺序循环闪烁;当汽车正常行驶时,六个转向灯均不亮;当汽车临时刹车时,六个尾灯同时闪烁。
图6显示驱动电路连接图
四、性能的测试
1.555多谐振荡器的测试
555多谐振荡器主要用于产生连续脉冲信号,因此555多谐振荡器的测试只需观察输出的波形即可。
图7为555多谐振荡器的性能测试电路图,图8所示为555多谐振荡器的输出波形,由输出结果可知,输出脉冲信号的周期为5.492ms,频率大约为182Hz,在人眼的分辨范围内,所以设计是合理的。
图7555多谐振荡器的性能测试电路图
图8555多谐振荡器的波形图
2.电路整体性能测试
汽车刹车现象如图9所示,左右转向灯同时闪烁:
图9汽车刹车时电路现象
汽车左转现象如图10所示,左转向灯按左循环顺序闪烁:
图10汽车左转时电路现象
汽车右转时现象如图11所示,右转向灯按右循环顺序闪烁:
图11电路右转时电路现象
汽车正常行驶时电路现象如图12所示,左右转向灯均不亮:
图12汽车正常行驶时电路现象
由图9、图10、图11、图12可知电路整体性测试现象能够实现预期功能,因此电路设计正确。
五、结论
在汽车行驶过程中,尾灯控制电路是很重要的一部分,通过对电路进行设计和多次仿真实验,我得出了以下结论。
首先,脉冲输入信号几乎对电路起决定性作用,并且脉冲信号的频率直接影响电路能否正常工作。
若频率过大,则会造成尾灯闪烁过快,起不到警示的作用;若频率过小,则会造成尾灯闪烁过慢,造成时间的浪费,同时很不方便,因此选择合适的频率对尾灯控制电路来说很重要。
其次,开关控制电路的设计也影响着电路的性能,不同的真值表会得到不同的结果,在设计电路之前要仔细思考并熟悉电路连接及正常工作的现象,否则会得到相反的结论,在行驶过程中易发生交通事故。
六、性价比
本次电路设计主要用到555定时器,74LS1380和74LS160芯片,二输入、三输入与非门,反相器,电阻以及电容。
通过查阅资料,价格最低的是0.01元,最高的是电容,市场售价5元,因此总价大约为15元,综合考虑其实现的功能以及电路的复杂度,该电路性价比比较高。
七、课设体会及合理化建议
这学期的数电课设是伴随着考试进行的,起初忙着复习,总觉得时间很紧。
但考完试以后再看题目,感觉题目不算难,并且很实用、有趣。
由于数电考试成绩还算不错,我对这次的课设还算有信心,同时自己考虑了三种方案,虽然其余两种并未真正实践过,但也通过老师和同学了解到了其中的不足,收获很多。
尽管每一年的课设都会带给我新的体会,但是相同的永远都是一句话,理论只用用于实际生活才会有意义。
在设计电路的两天里,我在图书馆里查阅了很多资料,并且上网搜索了大量相关的设计方案,参考他人的设计方法,花了不少的电路图,但是最后只有一个经过改进后仿真结果是正确的。
这也充分说明知识学得再好,也只是停留在理论方面,当自己真正去设计、实验、验证理论,才会从中发现自己的不足并且真正的掌握所学的知识。
对于我来讲,课程设计确实很有意义,不仅给我们提供了一个实践的机会,同时增进了师生之间的交流,锻炼了我们动手的能力,培养了我们独立思考的习惯,让我们在短时间内熟悉了multisim软件的使用,所以说课程设计益处颇多。
在检查结果那天发生的小插曲给我留下了深刻的印象,由于电路较简单,老师要求我们用555定时器制作,结果我和同组的另一个同学的555定时器放在电路里没有结果,我们后来又尝试用了其它型号的555定时器,结果还是不对。
最后我们在别的同学那里复制了一个555定时器,终于出现正确的结果。
这件事告诉大家,尤其是我们计算机学院的学生,再高级的软件也是有不足之处的,我们要努力学习专业知识,不断的改进。
虽然本学期的课程设计题目种类很多,但是希望老师以后能多出一些与现实生活相关的,实用性强的题目。
最后感谢老师在这两周的课程设计过程中对我的指导及启发。
参考文献
1.刘修文主编.实用电子电路设计制作.[M]北京:
中国电力出版社,2005年
2.朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京:
清华大学出版社,2004年
3.路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:
北方交通大学出版社,2004年
4.王连英主编.基于Multisim10的电子仿真实验与设计.[M]北京:
北京邮电大学出版社,2009年
5.谭博学主编.集成电路原理与应用.[M]北京:
电子工业出版社,2006年
6.戴伏生主编.基础电子电路设计与实践.[M]北京:
国防工业出版社,2007年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
LED1~LED6
发光二级管
5
6
2
R1~R8、R10
电阻
200Ω
9
3
R9
电阻
300Ω
1
4
U1A、U2B
U3C、U4D
U5G、U6F
U13A
反相器
74LS04D
7
5
U7A~U7D
U8B、U8D
U9A、U9C
U10D
二输入与非门
74LS00D
9
6
U14A
三输入与非门
74LS10D
1
7
J1、J2
开关
Key=A,Key=B
2
8
C1、C2
电容
10
2
9
A1
555多谐振荡器
555
1
10
U11
3线—8线译码器
74LS138
1
11
U12
十进制加法计数器
74LS160
1
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