目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 第二章 系統(tǒng)分析 第三章 單元電路的設(shè)計(jì) 第四章 汽車尾燈 總電路 圖 第五章 汽車尾燈 PCB圖 第六章 仿真電路 第七章 電路調(diào)試 第八章 元件清單 第九章 設(shè)計(jì)體會(huì) 1 第一章：設(shè)計(jì)任務(wù)書 本課題設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈的控制電路。該電路由 兩個(gè)開關(guān)的四種狀態(tài)控 制，分別對(duì)應(yīng)著 全滅、 左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車。 假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有 3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬） a.汽車正常運(yùn)行是指示燈全亮滅； b.右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè) 3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮； c.左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè) 3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮； d.臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí) 閃 爍。 列出尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài) 表 ,如下表 1.1： 表 1.1尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系表 開關(guān)控制 運(yùn)行狀態(tài) 左尾燈 右尾燈 S1 S0 D4D5D6 D1D2D3 0 0 正常運(yùn)行 燈滅 燈滅 0 1 右轉(zhuǎn)彎 燈滅 按 D1D2D3順序循環(huán)點(diǎn)亮 1 0 左轉(zhuǎn)彎 按 D6D5D4順序循環(huán)點(diǎn)亮 燈滅 1 1 臨時(shí)剎車 所有的尾燈隨時(shí)時(shí)鐘 CP同時(shí)閃爍 2 第二章： 系統(tǒng)分析 1：設(shè)計(jì)總框圖 由于汽車左右轉(zhuǎn)彎 時(shí)，三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下， 每個(gè)指示燈與 給定條件（ S1、 S0、CP、 Q1、 Q0）的關(guān)系，即邏輯功能表如表 2.1 所示（表中 0 表示燈滅狀態(tài)、 1表示燈亮狀態(tài)）。 表 2.1汽車尾燈控制邏輯功能表 2系統(tǒng)方案的選擇 設(shè)計(jì)本電路，我們采用雙 JK 觸發(fā)器 74LS76 構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼電路由 3-8線譯碼器 74LS138 和 6 個(gè)與非門構(gòu)成。用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 產(chǎn)生 輸出信號(hào)為 1赫茲。 3：電路的工作原理 設(shè)計(jì)本電路，我們采用雙 JK觸發(fā)器 74LS76構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。譯碼電路由 3-8線譯碼器 74LS138和 6個(gè)與非門構(gòu)成。用 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 產(chǎn)生 輸出信號(hào)為 1赫茲。 開關(guān)控制 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 六個(gè)指示燈 S1 S0 Q1 Q0 D6D5D4 D3D2D1 0 1 0 0 0 1 1 0 000 001 000 010 000 100 1 0 0 0 0 1 1 0 100 000 010 000 001 000 1 1 / / CPCPCP CPCPCP 3 經(jīng)過以上所述的設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求的分析，可以將電路分為以下幾部分： 首先，通過 555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為 1Hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給 JK觸發(fā)器和剎車時(shí)的輸入信號(hào)。 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路可有雙 JK觸發(fā)器 74LS76 左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過 6個(gè)與門以及電鍵提供的高低電位信號(hào)，將原始信號(hào)分別輸出到左、右的 3個(gè)汽車尾燈上。這部分電路起到信號(hào)分揀的 作用。分揀之后的信號(hào)通過或門，實(shí)現(xiàn)與剎車、檢查電鍵信號(hào)的之間選擇。最終得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能。 4 第三章： 單元電路的設(shè)計(jì) 1：時(shí)鐘電路 方案一：用 555芯片構(gòu)成多諧震蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘。 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路用一片 555定時(shí) 器構(gòu)成多諧振蕩器，設(shè)計(jì)脈沖周期為 1s,其計(jì)算公式為： T= ln2(R1+2R2) C=（ 470000+2*500000） *10-6*0.7=1.029，以此信號(hào)作為的 CP 555電路圖 5 波形 圖如下： 由圖可知 : T= T2 T1= 5.523 3 4.5426=0.9807S,與理論值存在一定誤差，由波形圖也可看出，波形并不是很工整。 方案二：利用單片機(jī)內(nèi)部資源的定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘（略） 6 2： 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路 方案一： 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器我們用 JK觸發(fā)器構(gòu)成 。 JK觸發(fā)器 的特性方程： 1n n nQ J Q K Q （ CP下降沿有效） 連線圖如下： 仿真圖如下： 由上圖可見 Q1， Q0按 00， 01， 11三種狀態(tài)輸出。 7 方案二： 計(jì)數(shù)器選用集成電路 74LS163進(jìn)行設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)便。 74LS163是 4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能。 74LS163的外引線排列如圖所示，其功能表如表 2所示。圖中 ,CR 是低電平有效的同步清零輸入端， LD 是低電平有效才同步并行置數(shù)控制端 ,CTP,CTT是計(jì)數(shù)控制端 ,CO是進(jìn)位輸出端， D0 D3是并行數(shù)據(jù)輸入端， Q0 Q 3是數(shù)據(jù)輸出端。 。 圖 ： 74LS163的外引線排列圖 CT74LS163功能表 | 8 3：汽車尾燈電路 汽車尾燈電路如圖所示，其顯示驅(qū) 動(dòng)電路由 6個(gè)發(fā)光二極管和 6個(gè)反相器構(gòu)成； 譯碼電路由 3-8 線譯碼器 74LS138 和 6 個(gè)與非門 (由 74LS00 芯片 )構(gòu)成。 74LS138 的三個(gè)輸入端 A， B， C 分別接、 Q0， Q1， S1，而 Q1、Q0 是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端，當(dāng) S1=0、使能信號(hào) A=G=1，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 00， 01， 10 時(shí)， 74LS138 對(duì)應(yīng)的輸出端 Y0、 Y1、 Y2 依次為 0有效（ Y3， Y4， Y5信號(hào)為“ 1”無效），即反相器 G1 G3的輸出端也依次為 0，故指示燈 D1 D2 D3 按順序點(diǎn)亮示意汽車轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而 S1=1，則 74LS138 對(duì)應(yīng)的輸出端 Y4、 Y5、 Y6 依次為 0有效，即反相器 G4 G6的輸出端依次為 0，故指示燈 D4 D5 D6按順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當(dāng) G=0， A=1時(shí) ,74LS138的輸入端全為1， G6 G1的輸出端也全為 1，指示燈全滅；當(dāng) G=0,A=CP時(shí)，指示燈隨 CP的頻率閃爍 9 4.開關(guān)控制電路 開關(guān)控制電路，設(shè) 74LS138和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端信號(hào)分別為G和 A，概括總體邏輯功能分析及組合得 G、 A與給定條件的真值表，如表所示。 表 S1、 S0、 CP與 G、 A邏輯功能表 由表過整理得邏輯表達(dá)式為 G=S1 S0 _ _ _ A=S1S0+S1S0CP=S1S0 S1S0CP 由上式得開關(guān)控制電路，如圖所示。 開關(guān)控制 CP 使能信號(hào) S1 S0 G A 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 CP 0 CP 10 由 以上分析可 得出總體框圖，如圖所示 ： 如圖 ： 設(shè)計(jì)總體框圖 11 第四章：汽車尾燈總電路 12 第五章： PCB圖 13 第六章：仿真電路 14 第七章： 電路調(diào)試 電子安裝完畢，通常不宜急于通電，先要認(rèn)真檢查一下。檢查內(nèi)容包括： 檢測(cè)的方法通常有兩種方法： (1)連線是否正確 這種方法的特點(diǎn)是，根據(jù)電路圖連線，按一定順序一一檢查安裝好的線路，由此，可比效容易查出錯(cuò)線和少線。按照實(shí)際線路來對(duì)照原理圖電路進(jìn)行查線 (2)這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個(gè)元件引腳的連線一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線和少線，還容易查出多線。 (3)為了防止出錯(cuò)，對(duì)于已查過的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針式萬用表“歐姆 1”檔，或用數(shù)字萬用表的“二極管檔”的蜂鳴器來測(cè)量元器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。 (4)元器件的安裝情況 (5)檢查元器件引腳之間有無短路；連接處有無接觸不良；二極管的極性和集成元件的引腳是否連接有誤。 (6)電源供電，信號(hào)源連接是否正確。 (7)電源端對(duì)地 是否有短路的現(xiàn)象。 (8)在通電前，斷開一根電源線，用萬用表檢查電源端對(duì)地是否存在短路。若電路經(jīng)過上述檢查，并確認(rèn)無誤后，就可以轉(zhuǎn)入調(diào)試。 2.調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法： 1： 靜態(tài)調(diào)試 交流，直流并存是電子電路工作的一個(gè)重要組成特點(diǎn)。一般情況下， 直流為交流服務(wù)，直流是電路工作的基礎(chǔ)。因此，電子電路的調(diào)試有靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試之分。靜態(tài)調(diào)試過程。例如，通過靜態(tài)測(cè)試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，數(shù)字電路的各輸入端和輸出端的高低電平值及邏輯關(guān)系等，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)損壞的元器件，判斷電路工作情況，并及時(shí)調(diào)整電路參數(shù) ，使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。 對(duì)照原理圖，用萬用電表一一檢查線路的各個(gè)接口是否接通，有無短路、斷路或漏接現(xiàn)象，如果有，應(yīng)及時(shí)改好電路。 15 對(duì)照原理圖，檢查芯片的引角是否接正確。檢查芯片的 VCC 和GND 是否接好。 2： 動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入適當(dāng)頻率和幅值的信號(hào)，并循著信號(hào)流向逐級(jí)檢測(cè)各有關(guān)點(diǎn)的波形，參數(shù)和性能指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，應(yīng)采取不同的方法縮小故障范圍，最后設(shè)法排除故障。 測(cè) 試過程中不能憑感覺和印象，要始終借助儀器觀察。使用示波器時(shí)，最好把示波器的信號(hào)輸入方式置于“ DC”擋，通過直流耦合方式，右同時(shí)觀察被測(cè)信號(hào)的交，直流成分。 通過調(diào)試，最后檢查功能塊和整機(jī)的各種指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如必要，再進(jìn)一步對(duì)電路參數(shù)提出合理的修正。 在進(jìn)行完上述檢查后。通電進(jìn)行調(diào)試。用萬用表檢查兩塊芯片的VCC 和 GND，看是否有電壓。是不和輸入的電壓一致。 在確保芯片處于工作狀態(tài)后，在錄音機(jī)接口處，輸入一個(gè)信號(hào)，用示波器沿著只許信號(hào)在走向，一路測(cè)量，把測(cè)得波形和輸入信號(hào)的波形對(duì)比。一級(jí)一級(jí)的測(cè)量，如 果發(fā)現(xiàn)不對(duì)，再認(rèn)真查線路，如果線路一定是對(duì)的。那有可能是芯片出了故障而不能正常工作?？梢該Q一個(gè)芯片試。如果換上新芯片后，工作正常，說明原來的芯片是壞的。就這樣一點(diǎn)一點(diǎn)的的調(diào)試，直到調(diào)試成功為止。 3： 燒毀 在電路測(cè)試階段由于沒有保護(hù)措施，所用的 74LS32 上面的四個(gè)或門有一個(gè)被燒毀了，由于當(dāng)時(shí)還不知道，所以查了好久才發(fā)現(xiàn)問題所在，解決方法是用適當(dāng)?shù)碾娮柽M(jìn)行保護(hù)。 4： 虛焊 這是焊接過程中經(jīng)常遇到的問題，如果不加以糾正將使電路無法工作，而且這個(gè)問題很難檢查出來，也只能利用萬用表檢查，我們剛發(fā)現(xiàn)是由于接上電 路發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管是一直點(diǎn)亮的，后來發(fā)現(xiàn)是由于一 16 個(gè)焊點(diǎn)虛焊導(dǎo)致或門的一端輸入為接空引起的。 第八章： 元件清單 74LS系列芯片： 74LS 138 1個(gè) 74LS00 2個(gè) 74LS86 1個(gè) 74LS10 1個(gè) 74LS76 1個(gè) 74LS04 2個(gè) 定時(shí)器： 555 1個(gè) 電阻： 200 6個(gè) 500k 1個(gè) 470k 1個(gè) 3.3k 2個(gè) 電容 ; 1.0 F 1個(gè) 10nF 1個(gè) 發(fā)光二極管 6個(gè) 撥動(dòng)開關(guān) 2個(gè) 17 第九章： 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì) 收獲很大，開始設(shè)計(jì) 時(shí)感覺沒什么難的 ，后來到動(dòng)手的時(shí)候覺得遇見了好多沒想到的問題，然后一個(gè)一個(gè)的解決，我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正投入時(shí)才發(fā)現(xiàn)樂在其中。 在方案的選擇中，我們選擇了用 JK 觸發(fā)器構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路，去 外面跑了多次也沒有找到 JK 觸發(fā)器 74LS76 芯片。在 Protel中制 PCB 板的時(shí)候， 開始做 單面板，線很多 ，走不通，又該為雙面板。 當(dāng)制