汽车尾灯控制电路设计实验报告.docx

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1、汽车尾灯控制电路设计实验报告学生姓名* 所在系:电子工程系 所学专业: 电子信息工程 年 级：2016 2020年6月摘要该课程设计主要介绍了利用数字电路知识来完成汽车尾灯控制电路设计的方法。本设计主要解决如何用数字逻辑电路控制汽车尾灯的左转、右转、刹车等功能。通过设计汽车尾灯显示控制电路，能很好的综合运用我们所学到数字电子技术基础和模拟电子技术基础知识，它的主要特点是电路简单易懂，防干扰能力强。本设计主要由五部分组成，包括开关控制电路、信号发生电路、译码控制电路、计数电路、显示驱动电路，通过尾灯的亮灭情况可以清楚的告知行人它将要发生的动态变化，从而避免了交通事故的发生。第一章、设计目的1 .

2、了解汽车尾灯控制电路的工作原理；2 .熟悉单片机与常用芯片的使用，掌握时序逻辑电路和组合逻辑电路的分析方法，培养设计能力。第二章、设计任务1 .假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管代替），应使指示灯达到三个要求：汽车正常运行时指示灯全灭；右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。2 .给出设计方案，阐述基本原理。3 .给出总体电路原理图。4.给出测试结果。第三章、设计思路3.1时钟信号源CLK设计：由于汽车尾灯的点亮是给人传达不同的信息表示汽车即将要发生的动作，所以尾灯在闪烁时不能超过某一频率，也不能过小，利用

3、电路仿真反复试验最终采用555定时器来产生频率为2.5HZ的脉冲信号，然后通过74161计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.4S,以此来达到尾灯不同形式点亮的要求。3.2主电路设计分析：电路设计时将汽车尾灯正常运行、左转弯、右转弯和刹车的四个状态分别由开关SO、S1和S2来表示，这三个开关分别作为74HC138的输入A、B、C,开关闭合即输入为1,逻辑功能表如下：开关控制S2 S1so运行状态左尾灯L1L2L3右尾灯L4L5L60 0 0正常运行灯灭灯灭0 0 1右转灯灭按L4L5L6顺序循环点亮0 10左转按L1L2L3顺序循环点亮灯灭10 0刹车所有尾灯同时闪烁对表一内容

4、分析如下：1 .汽车正常运行时：当开关SOS1S2都打开，表示汽车处于正常运行，此时S2S1SO=OOO时，74LS138输出为11111110,发光二极管都不亮;2 .汽车右转时：当开关S1闭合，表示汽车右转，此时S2S1SO=OO10, 74LS138的输出状态为111111O1Y1有效，通过基本门电路后将该有效信号送到74161的ENT、ENP两端，使计数器对CP信号按照8421编码进行加法计数，其计数范围为00 （全灭） 0001（L1亮）0010 （L1L2亮）0011 （L1L2L3亮）0100 （异步清零）000。所以此时汽车右面三个灯按照LI L1L24 . L1L2L3 全灭

5、L1由此完成右转弯时按右循环点亮的这个过程。3 .汽车左转时：74LS138的输出状态为当开关S0闭合，表示汽车左转，此时S2S1SO=OOO1,11111011Y2有效，通过基本门电路后将该有效信号送到74161的ENT、ENP两端,使计数器对CP信号按照8421编码进行加法计数，其计数范围为00 （全灭）0001（L4亮）0010（L4L5亮）0011（L4L5L6亮）0100 （异步清零）0000所以此时汽车右面三个灯按照L4 L4L574LS161计数器S0=l左转时s=o右转时Q2Q1Q0L4L5L6L1L2L3000000000001100100010110110011111111

6、100000000再联合刹车时灯的状态可以得到一系列的逻辑表达式，继而逐步实现其功能。第四章、主要芯片功能介绍4.1 555定时器4.1.1 555定时器的电路结构与功能555定时器有两个比较器C1和C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管，输出级的驱动电流可达200mA, 555定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后,经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波，所以多谐振荡器可用作方波发生器。由555定时器构成的多谐振

7、荡器的输出频率为：T1=(R1+R2) Cln(Vcc-Vt-)(Vcc-Vt+)=(Rl+R2)Cln2T2=R2Cln(0-Vt)(0-Vt-)=R2Cln2 故电路的震荡周期为 T=Tl+T2=(Rl+2R2)Cln2F=1.43(R1+2R2)C1)在该设计中其555定时器各元件参数如下：Rl=750, R2=2.4K,Cl=C2=100uF,根据计算则周期约为0.4S,如下为输出波形和其仿真电路：图一555定时器产生的信号由图一可知555定时器产生的波形并不是标准的方波信号，但在该设计中，因为74LS161在对外部信号计数时只对输入信号的上升沿进行计数，所以并不影响结果的产生4.1.

8、2时器芯片的引脚功能,1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。- 8脚：外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V, CMOS般用5Vo型时基电路VCC的范围为3 18Vo3脚：输出端Vo-2脚：低触发端TL- 6脚：r触发端TH- 4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为0,该端不用时应接高电平。- 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。- 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。图三 开关控制电

9、路74LS138译码器说明：74HC138是集成3线一8线译码器,01234567YYYYYYYY4.2 74LS138 译码器外引脚功能端排列如图，El、E2、E3是三个输入显示控制端，当E3=0或者El+E2=l时，译码器被禁止，译码器的输出端Y0Y7全为1 ；只有当El=lsE2+E3=0时，译码器才正常运行，完成译码工作，当汽车右转时，即ABC=010,则/Y2有效输出为低电平，当汽车左转时，即ABC=1OO1则/Y1有效，输出为低电平，当汽车刹车时，即ABC=OO1,则/Y4有效，输出为低电平。4.3 74LS161 计数器图四74LS161芯片上图为74LS161型四位同步二进制可

10、预置计数器的外引线排列图及其逻辑符号,其中MR是直接清零端，LOAD是预置数控制端，AAAA是预置数据输入端，ENP和ENT是计数控制端，是计数输出端，RCO是进位输出端。74LS161型计数器的功能表如下表所示：清。预置控制时钟预置数据输入输出MRLOADENPENTCLKAAAA乌乌3a0XXXXX000010XXdddddddd110XX保持11X0X保持11114计数在该设计中主要用到74LS161的计数和异步清零两个功能，当ENP与ENT都为1时，芯片开始按8421编码开始计数，当MR=O时，不管输入端为何值，当CP出现了上升沿时，A0AlA2A3=0000o 4.4基本逻辑门芯片1

11、 .反相器 74LS042.或门 74LS322 3 3 NcVC6A6Y5A5Y4A4Y1 2 3 4 5 6 7ccccccc仁 B A 丫 B A V 4 4 4 3 3 3D n n n r 3 n六路两输入非门：1Y=1A四路两输入或门：1Y=1A+1B3 .与门 74LS084.与非门 74LS00匚匚匚匚匚匚厂A B A B D1 1 1 2 2 2 NG3 Vcc34B4A4Y3BJ3A33Y1A1B1Y2A2BGNDvcc4B4A4Y3B3A3Y四路两输入与门：1Y=1A1B四路两输入与非门：1Y=(1A1B)4.5数码管的显示共阴极数码管是高电平有效，即ah接1时发光二极管

12、亮,共阳极数码管是低电平有效，即ah接。时发光二极管亮，在该设计中采用共阳级接法，以下是工作原理图:低位接电高位接电第五章、电路设计框图开关so控制左转弯开关S1控制右转弯开关S2控制刹车74LS138 芯片74LS161计数器555定时器产生信号右转灯L1L2L3左转灯L4L5L6第六章、电路仿真图6.1 左右转弯仿真电路M)1oz3ETCLKUAQIQZ03KOOi1zwnC2iMVE1E2E36.2 汽车刹车控制电路6.3总体电路第七章、课程设计体会数字逻辑是电子信息科学与技术学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子课程设计是我们利用理论去联系实际的最好途径，而且我们还将书本上的知识利

13、用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。通过为期两周的课程设计，基本完成了本次设计的设计要求：汽车运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧的3个等按右循环顺序点亮，汽车左转弯时，左侧的3个灯按左循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有的指示灯同时闪烁。从一开始选好题目接受任务，后着手建立设计框图，再到书上和网上查阅相关资料,确定电路图的到最后制作成型，每一步都必须认真仔细。虽然一开始不是很顺利，不能实现技术功能，但在上网查阅资料、问老师、小组讨论和多次修正后,终于实现了课程设计任务的全部功能。除了在设计电路和仿真时遇到的问题之外，在实际的电路焊接中也困难重重，焊接时需要我们认真、细心加耐心，线路全部焊接成功功