数字逻辑课设报告.docx
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数字逻辑课设报告
一、概述
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。
这个设计的目的是通过查找资料,以及自己动手设计,自己动手连接电路,并且仿真出结果的过程,让我们对数字逻辑的设计有一个认识了解,并且对所学的知识全面的复习,并且学会应用。
设计结果满足:
汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。
当接通左转、右转、刹车和检查时,指示灯按照指定要求闪烁。
二、方案论证
根据设计和功能描述,可得出汽车尾灯控制器的结构框图,如图1所示,整个电路可由开关控制电路,计数器,译码与显示驱动电路,尾灯状态显示四部分组成。
图1汽车尾灯控制电路的原理框图
三、电路设计
经过以上所述的设计要求的分析,可以将电路分为以下几部分:
首先,通过函数信号发生器产生脉冲信号,该脉冲信号用于提供给JK触发器和刹车时的输入信号。
2个JK触发器用于产生三端输出的10、01、00的循环信号,此信号提供左转、右转的原始信号。
左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号,将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。
这部分电路起到信号分拣的作用。
分拣之后的信号通过或门,实现与刹车、检查电键信号的之间选择。
最终得到的信号即可输出到发光二极管上,实现所需能。
总体框图:
由于汽车左或右转弯时,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。
由此得出在每种运行状态下,各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6-2所示(表中0表示灯灭,1表示灯亮)。
表1汽车尾灯控制逻辑功能表
开关控制
S1 S0
三进制计数器
Q1 Q0
六个指示灯
LED1LED2LED3LED4LED5LED6
0 0
11
0 0 0 0 0 0
0 1
0 0
0 1
1 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
1 0
0 0
0 1
1 0
0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 1
dd
CPCPCPCPCPCP
3.1电路仿真总电路图
此图见附录一
3.2各功能单元图
3.2.1脉冲控制电路
由555定时器构成的多谐振荡器。
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,它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。
所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定,不易受干扰。
图2脉冲控制电路图
3.2.2三进制计数器电路
三进制计数器的状态表如表三所示。
表1三进制计数器的状态表
现态
次态
Q1
Q0
Q1
Q0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
由JK触发器构成的三进制计数器:
两个JK触发器可由连个74LS112芯片来实现,以及74LS00与非门和74LS04非门来实现此电路。
图3三进制计数器电路图
3.2.4开关控制电路
开关控制电路的设计
设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G1和F,G1与译码器74LS138的使能输入端G1相连接,F与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。
由总体逻辑功能可知,G1和F与开关控制变量,K1、K2以及时钟脉冲CP之间的关系如表2所示。
表2使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系
开关控制
时钟脉冲
使能信号控制端
电路工作状态
S11
S20
CP
G1
F
-
0
1
汽车左转弯行驶(此时译码器在计数器控制下工作,显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出,左侧尾灯D3、D2、D1在译码器输出作用下顺序循环点亮)
S10
S21
-
1
1
汽车右转弯行驶(此时译码器在计数器控制下工作,显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出,右侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮)
S11
S21
-
1
1
汽车刹车(此时译码器不工作,译码器输出全部为低,显示驱动电路中的与非门输出均为高,反相器输出均为高,尾灯全部点低)
S10
S20
CP
0
CP
汽车正常行驶(此时译码器不工作,译码器输出全部为高,时钟脉冲cp通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端,使左右两侧的指示灯在时钟脉冲cp作用下同时闪烁)
图4开关控制电路图
3.2.5译码及显示驱动电路
译码与显示驱动电路的功能是在模式控制电路输出和三进制计数器状态的作用下,提供6个尾灯控制信号,当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时,相应指示灯点亮。
为此,译码与显示驱动电路可有3-8线译码器、6个与非门和6个反相器构成。
译码器74LS138的输入端分别接S1,Q1和Q0。
当G=F=1,S1=1,S2=0时,对应计数器的状态Q1Q0为00、01、10,译码器输出都为0,使LD1,LD2,LD3,对应的反相器输出依次为低电平,从而使指示灯RD3->RD2->RD1,依次点亮,示意汽车右转弯;G=F=1,S1=0,S2=1时,对应的反相器为输出依次为低电平,从而使指示灯LD4->LD5->LD6依次点亮,示意汽车左转弯;均为高电平时,指示灯全部熄灭;当G=0,,F=CP时,所有指示灯随CP的频率闪烁。
实现了四种不同模式下的尾灯状态显示。
图5译码及显示驱动电路
四、性能的测试
电路整体性能测试:
图6电路整体性能测试图
汽车正常运行时,开关开到11状态,此时指示灯全灭;右转弯时,开关开到10状态,右侧3个指示灯按照右循环顺序点亮;左转弯时,开关开到01状态,左侧3个指示灯按照左循环顺序点亮;临时刹车时,开关开到00状态,所有指示灯同时闪烁。
如图为左转弯时,某一时刻的电路图。
五、结论
本次课程设计的电路设计符合任务书中要求的各项任务指标,即汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。
汽车正常运行时指示灯全灭;右转弯时,右侧3个指示灯按照右循环顺序点亮;左转弯时,左侧3个指示灯按照左循环顺序点亮;临时刹车时,所有指示灯同时闪烁。
使用的元件比较常见且成本较低。
六、性价比
本次课程设计所用到的元器件都比较常见,例如优先编码器74LS138,74ls112以及元件74LS04,74LS00等,价格相对便宜,由此可见,本次课程设计所设计的电路的性价比较高。
七、课设体会及合理化建议
本次课程设计让我充分认识到自己的不足,对所学的知识进行了一次彻底的检查。
对此,谢谢老师的认真指导,我会在以后的学习中好好学习、正确学习,真正的是自己学到知识。
通过本次的课程设计,我开始对数字电子技术的相关知识又有了进一步的了解,并且一点一点学会了怎样运用所学的知识。
对与这次的题目,刚开始做这次课设时,什么都不了解,通过查阅资料,看一些书,开始对这个电路有一个认识,通过几天时间终于把电路能按要求弄出来。
通过这次的课程设计使我了解到,只掌握理论的知识是不够的,课堂上的知识仅仅是理论,我们以后的学习不应该再局限于书本,必须要把理论和实际相结合起来,得让所学的知识能在实际当中应用才是做到了学以致用,才能把所学的东西具体化,变成自己的东西。
这次课程设计也培养了自己对钻研知识的兴趣,这对我们未来的学习生活有很大的影响。
参考文献
[1]阎石主编.数字电子技术.[M]北京:
高等教育出版社,2006年
[2]陈振官等编著.新颖高效声光报警器.[M]北京:
国防工业出版社,2005年
[3]葛汝明主编.电子线路实验与课程设计.[M]山东:
山东大学出版社,2006年
[4]康晓明、卫俊玲编著.电路仿真与绘图快速入门教程.[M]北京:
国防工业出版社,2008年
[5]张溢清、杨兴瑶主编.新编实用电子电路500例.[M]北京:
化学工业出版社,2007年
[6]汤山俊夫编著,彭军译.数字电路设计与制作.[M]北京:
科学出版社,2005年
附录I总电路图
图7总电路图
附录II元器件清单
表三元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
1
Cf
电容
820nF
2
2
U5A
与非门
74LS10D
1
3
R1
电阻
100Ω,1.3KΩ,
2.7KΩ,5KΩ
11
4
U1
译码器
74LS138
1
5
U12A
非门
74LS04D
6
6
U6A
与非
74LS00D
6
7
LED1
发光二极管
LED
6
8
U3A
触发器
74LS112N
2
9
U2A
异或
74LS86D
1
10
J1
开关
DSWPK_2
1
11
Vs
单稳态触发器
555_VIRTUAL
1
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