汽车尾灯控制电路设计.docx

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汽车尾灯控制电路设计

电子技术综合实验2

（开放型实验）

实验指导书

南昌航空大学信息工程学院电工电子教研室

2009年8月

实验一汽车尾灯控制电路设计

一、设计型实验的目的与任务

实验目的：

使学生熟悉和掌握实际电子技术应用所需要的完整流程，即电路原理图设计、电路性能仿真与测试、电路板的制作、硬件电路的调试这一整套技能。

实验任务：

在计算机上绘制电路原理图，完成设计电路的软仿真。

在电子技术实验箱上搭建实物电路，并完成硬件电路的调试。

观察实验现象，写出实验报告。

二、设计要求

假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（可用试验箱上的电平指示二极管模拟）

1、汽车正常运行时指示灯全灭

2、右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮

3、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮

4、临时刹车时所有指示灯同时闪烁

三、设计内容

1、列出尾灯与汽车运行状态表，如表1-1所示

表1-1

开关控制

运行状态

左尾灯

右尾灯

S1S2

D4D5D6

D1D2D3

00

正常运行

灯灭

灯灭

01

右转弯

灯灭

按D1D2D3顺序循环点亮

10

左转弯

按D4D5D6顺序循环点亮

灯灭

11

临时刹车

所有的尾灯随时钟CP同时闪烁

2、设计总体框图

由于汽车左右转弯时，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。

由此得出每种运行状态下，个指示灯与各给定条件（S1、S0、CP、Q1、Q0）的关系，即逻辑功能表如表1-2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态），由表1-2可得出总体框图，如图1-1所示。

表1-2

开关控制

三进制计数器

六个指示灯

S1S0

Q1Q0

D6D5D4

D1D2D3

00

ХХ

000

000

01

00

000

100

01

000

010

10

000

001

10

00

001

000

01

010

000

11

100

000

11

ХХ

CPCPCP

CPCPCP

图1-1

3、设计单元电路

三进制计数器电路。

由双JK触发器74LS76构成，可根据表1-2进行设计。

汽车尾灯电路。

其显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成。

译码电路由三线译码器74LS138和6个与非门构成。

74LS138的三输入端A2、A1、A0分别按Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端

0，

1，

2，依次为0有效（

3，

4，

5的符号为“1”无效），即反相器G1~G3的输出端也依次为0，故指示灯D1→D2→D3顺序点亮，示意汽车右转弯。

若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端

4，

5，

6依次为0有效，即反相器G4~G6的输出端也依次为0，故指示灯D4→D5→D6顺序点亮，示意汽车左转弯。

当G=0,A=1时，74LS138的输出端全为1，G6~G1的输出端也全为1，指示灯全灭：

当G=0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。

开关控制电路。

设73LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体功能表分析及组合得G、A与给定条件（S1、S0、CP）的真值表，如表1-3所示，真值表经过整理得逻辑表达式为

表3-3

开关控制

CP

使能信号

S1S0

GA

00

Х

01

01

Х

11

10

Х

11

11

CP

0CP

4、设计汽车尾灯总体参考电路

由步骤3可得出汽车尾灯总体电路（参考），如图1-2所示

图1-2

四、实验设备及所选用组件箱

名称

数量

设备编号

数字（模拟综合）电子技术实验箱

1

数字万用表

1

74LS138Х174LS00Х274LS04Х2

74LS10Х174LS76Х174LS86Х1

五、实验报告要求

1、简述设计要求与内容。

论述图1-1所示电路各部分的功能作用及具体实现方式。

2、简述EDA软件的基本使用步骤，并仿真所设计的电路，画出在仿真软件中画出电路原理图。

并现场演示仿真过程。

3、总结实验过程中的心得与体会。

实验二多路智力竞赛抢答器电路设计

一、设计型实验的目的与任务

实验目的：

使学生熟悉和掌握实际电子技术应用所需要的完整流程，即电路原理图设计、电路性能仿真与测试、电路板的制作、硬件电路的调试这一整套技能。

实验任务：

在计算机上绘制电路原理图，完成设计电路的软仿真。

在电子技术实验箱上搭建实物电路，并完成硬件电路的调试。

观察实验现象，写出实验报告。

二、设计要求

1、基本功能

（1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灯灭）和抢答的开始。

（3）抢答器具有数据锁存和显示功能。

抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。

此外，要锁输入电路。

禁止其他选手抢答。

优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

2、扩展功能

（1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可以有主持人设定（如30ms）,当节目主持人启动“开始”健后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5s左右。

（2）参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

（3）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

时间显示器显示00。

三、设计内容

1、设计电路的总体框图

定时器抢答器的总体框图如图2-1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。

主体电路完成基本的抢答功能，即计时抢答后，当选手按动抢答健时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

扩展电路完成定时抢答的功能。

图2-1

图2-1所示的定时抢答器的工作过程是：

接通电源时，节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关健拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态。

定时器倒计时，当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

当选手在定时时间内按下抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：

a:

优先编码电路立即分辩出抢答者的编号，由锁存器进行锁存，然后由译码显示带你来显示编码;

b:

扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意;

c：

控制电路要对输入编码电路进行锁存，避免其他选手再次进行抢答;

d:

控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人的系统清零为止，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

2、抢答电路设计

抢答电路的功能有两个：

一是能分辨出选手按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用：

二是要是其它选手的按键操作无效。

选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图2-2所示。

图2-2

其工作原理是：

当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的

端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。

于是74LS48的

=0,显示器灭灯；74LS148的选通输入端

=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路布工作，当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端

7

0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5）,74LS148的输出

2

1

0=010，

EX=0,经过RS锁存器后，

=1,

1=1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经74LS48译码后，显示器显示出“5”，此外

=1，使74LS48的

端为高电平，74LSE148处于禁止工作状态，封锁了其他按键的输入。

当按下的键松开后，74LS148的

EX为高电平，但由于

维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。

这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。

当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以方便进行下一轮抢答。

3、定时器电路设计

节目主持人根据答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路供应,具体电路如图2-3所示.

图2-3

4、报警电路设计

由555定时器和三极管构成的报警电路如图2-4所示,其中555构成多谐振荡器,振荡频率为：

其输出信号经三极管振动扬声器。

PR为控制信号，当PR为高电平，多谐振荡器工作。

反之，电路停振。

图2-4

5、时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

（a）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答器电路和定时器进入正常抢答状态。

（b）当参赛选手按动抢答器时，扬声器发声，抢答器电路和定时电路停止工作。

（c）当设定的抢答时间到却无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

根据上面的功能要求以及图2-2、2-3，设计的时序控制电路如图2-5所示，图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行和禁止，门G2的作用是控制74LS148的输入使能端

。

图2-5

图2-5（a）的工作原理是：

主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自于图2-2的74LS279的输入CTR=0，经G3反相，A=1，则从555输出端来的时钟信号CP能够加到74LS279的

时钟输入端，定时电路进行递减时。

同时，三定时时间未到，来自于图2-3中74LS192的借位输入端

，门G2的输出

=0，使74LS148处于正常工作状态，从而实现功能

（1）的要求，

当选手在定时时间内按动抢答按键时，CTR=1，经G3反相，A=0,封锁CP信号，定时器处于操持工作状态:

同时，门G2的输出

=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能

（2）的要求。

当定时时间到时，来自74LS192的

=0，

=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。

同时，门G1处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能（3）的要求，74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

6、整机电路设计

经过以上各单元电路的设计，可以得到定时抢答器的整机电路，如图2-6所示

由于电子技术实验箱上的数码管显示模块已经集成了显示驱动电，故实际实验时电路可更为简单，图2-6中的显示驱动电路部分可以不接，直接将锁存器74LS279和计数74LS192的输出接数码管显示模块的输入插座A、B、C、D，其对应顺序为A0→A,A1→B,A2→C,A3→D,74LS279的输出也无需再接入74LS48的4脚，其他部分电路图2-6相同。

图2-6

四、实验设备及所选用组件箱

名称

数量

设备编号

数字（模拟综合）电子技术实验箱

1

数字万用表

1

74LS148Х274LS00Х174LS121Х1

74LS192Х274LS279Х2NE555Х2

五、实验报告要求

1、简述设计要求和内容。

论述图2-1所示电路各部分的功能作用及具体实现方式。

2、简述EDA软件的基本使用步骤，并仿真所设计的电路，画出在仿真软件中画出电路原理图。

并现场演示仿真过程。

3、总结实验过程中的心得与体会。