1、中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 學 院： 信息與通信工程學院 專 業(yè)： 光電信息科學與工程 題 目： 汽車尾燈控制電路設計 指導教師： 職稱: 指導教師： 職稱: 201X年 X月X日 中北大學 課程設計任務書201X/201X 學年第 一 學期學 院： 信息與通信工程學院 專 業(yè)： 光電信息科學與工程 學 生 姓 名： 學 號： 課程設計題目： 汽車尾燈控制電路設計 起 迄 日 期： X月X日X月X日 課程設計地點： 中北大學 指 導 教 師： 學科管理部主任： 下達任務書日期: 201X年X月X日課 程 設 計 任 務 書1設計目的：本課程設計主要針對模擬電子技術和

2、數(shù)字電子技術課程要求，培養(yǎng)學生在查閱資料的基礎上，進行實用電路設計、計算、仿真、調(diào)試等多個環(huán)節(jié)的綜合能力，同時培養(yǎng)學生用課程中所學的理論獨立地解決實際問題的能力。另外還培養(yǎng)學生用專業(yè)的、簡潔的文字,清晰的圖表來表達自己設計思想的能力。2設計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、條件、設計要求等）：（假設汽車尾部左右各有3只指示燈，汽車正常運行時全部熄滅；右轉(zhuǎn)時右側(cè)3只燈依次按右循環(huán)點亮；左轉(zhuǎn)時左側(cè)3只燈依次按左循環(huán)點亮；剎車時所有燈同時閃爍。）（1）掌握車燈右循環(huán)電路的設計、仿真與調(diào)試；（2）掌握車燈左循環(huán)電路的設計、仿真與調(diào)試；（3）掌握延時電路的設計、仿真與調(diào)試，車燈循環(huán)點亮和閃爍時，點亮和

3、熄滅時間都為2秒，精度大于10%；（4）掌握狀態(tài)切換電路的設計、仿真與調(diào)試；（5）掌握方案設計與論證；（6）掌握用相關軟件進行電路圖設計、仿真，以及對仿真結果的分析、總結。3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：（1）提供核心器件的工作原理與應用介紹；（2）提供用Protel99/DXP設計的電路原理圖，印刷板電路圖選做；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus等其他軟件對電路的仿真結果與分析；（4）提供符合規(guī)定要求的課程設計說明書，圖、表清晰；（5）提供參考文獻不少于三篇，且必須是相關的參考文獻。 課 程 設 計 任 務 書4主要參考

4、文獻：（1） 閻石.數(shù)字電子技術基礎M.北京：高等教育出版社，1998；（2） 王遠.模擬電子技術M.北京：機械工業(yè)出版社，2001；（3） 陳汝全.電子技術常用器件應用手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2003；（4） 畢滿清.電子技術實驗與課程設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2006；其他參考文獻，務必按照國標GB771487文后參考文獻著錄規(guī)則書寫。5設計成果形式及要求：（1）電路原理圖，仿真結果；（2）課程設計說明書；6工作計劃及進度：201X年 1月12日1月13日：分析課程設計任務書，查找資料，初步確定方案； 1月14 日1月15日：論證、確定方案； 1月16日1月19日：電路設計、計算

5、、仿真，并完善設計與方案； 1月20日1月21日：整理資料，書寫課程設計說明書；1月22日1月23日：答辯，完善課程設計說明書。學科管理部主任審查意見： 簽字： 年 月 日 目錄摘要11 設計目的任務及要求21.1設計目的21.2 設計任務21.3 設計條件21.4 設計內(nèi)容和要求22 設計過程和電路原理32.1 方案確定與論證32.2 設計原理32.2.1 汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系32.2.2 汽車尾燈控制器功能描述32.2.3 汽車尾燈控制器的結構框圖42.3 電路設計分模塊42.3.1 開關控制電路42.3.2 譯碼器電路62.3.3 三進制循環(huán)控制電路82.3.4 時鐘電路

6、92.3.5 譯碼器與顯示驅(qū)動電路113 電路仿真與分析123.1 電路仿真原理圖123.2 仿真電路分析163.3 總電路原理圖的PCB圖163.4 元件列表174 設計總結18參考文獻19汽車尾燈控制電路設計 摘要本文介紹了一種設計模擬汽車尾燈工作情況電路的方法，實現(xiàn)由兩個開關控制實現(xiàn)汽車正常運行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時尾燈的情況。主要闡述了通過 555 系列來制作脈沖產(chǎn)生器，任意進制的計數(shù)器和譯碼器的改用等一系列方法， 以及顯示驅(qū)動和模式控制的電路設計。設計通過發(fā)光二極管模擬汽車尾燈來實現(xiàn)了汽車在行駛時候的四種情況：正常行駛 ，左拐彎，右拐彎，緊急剎車。通過計數(shù)器實現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎時的尾

7、燈定時循環(huán)閃爍，以及剎車時尾燈的定時閃爍。關鍵詞：模式控制電路 譯碼顯示驅(qū)動電路 脈沖發(fā)生電路1.設計目的任務及要求1.1設計目的本課程設計主要針對模擬電子技術和數(shù)字電子技術課程要求，培養(yǎng)學生在查閱資料的基礎上，進行實用電路設計、計算、仿真、調(diào)試等多個環(huán)節(jié)的綜合能力，同時培養(yǎng)學生用課程中所學的理論獨立地解決實際問題的能力。另外還培養(yǎng)學生用專業(yè)的、簡潔的文字,清晰的圖表來表達自己設計思想的能力。1.2設計任務 假設汽車尾部左右各有3只指示燈，汽車正常運行時全部熄滅；右轉(zhuǎn)時右側(cè)3只燈依次按右循環(huán)點亮；左轉(zhuǎn)時左側(cè)3只燈依次按左循環(huán)點亮；剎車時所有燈同時閃爍。1.3 設計條件 本設計是基于在學習過數(shù)字

8、電子技術基礎和模擬電子技術基礎且在完成電子技術實驗后設計的，通過在電腦上利用各種軟件設計而成，包括Protel99SE,Proteus等設計仿真軟件。1.4設計內(nèi)容和要求 假設汽車尾部左右各有3只指示燈，汽車正常運行時全部熄滅；右轉(zhuǎn)時右側(cè)3只燈依次按右循環(huán)點亮；左轉(zhuǎn)時左側(cè)3只燈依次按左循環(huán)點亮；剎車時所有燈同時閃爍。（1）掌握車燈右循環(huán)電路的設計、仿真與調(diào)試；（2）掌握車燈左循環(huán)電路的設計、仿真與調(diào)試；（3）掌握延時電路的設計、仿真與調(diào)試，車燈循環(huán)點亮和閃爍時，點亮和熄滅時間都為2秒，精度大于10%；（4）掌握狀態(tài)切換電路的設計、仿真與調(diào)試；（5）掌握方案設計與論證；（6）掌握用相關軟件進行電

9、路圖設計、仿真，以及對仿真結果的分析、總結。2 .設計過程和電路原理2. 1 方案確定與論證 汽車尾燈控制器的常見電路形式有基于集成門電路構成的電路系統(tǒng)和由于單片機系統(tǒng)構建的控制電路。由于門電路系統(tǒng)穩(wěn)定性高，結果再現(xiàn)性好，系統(tǒng)分析與設計相對較為容易。雖然由于其電路實現(xiàn)過程較為簡單，必須根據(jù)邏輯代數(shù)規(guī)則對系統(tǒng)進行設計，但是汽車尾燈控制電路邏輯變量簡單，狀態(tài)少，因此電路結構簡單，所用芯片少，成本也不高。 綜上考慮，選用邏輯電路搭建汽車尾燈控制電路。 2.2設計原理 2.2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系 設置兩個狀態(tài)控制變量來區(qū)分汽車尾燈的四種不同的顯示模式。假定用開關

10、S1 ,S2進行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系，如下表所示。 表21汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系 控制變量 S1 S2汽車運行狀態(tài)左側(cè)指示燈D1 D2 D3右側(cè)指示燈D4 D5 D6 0 0正常行駛熄滅狀態(tài)熄滅狀態(tài) 0 1右轉(zhuǎn)行駛熄滅狀態(tài)按D4 D5 D6向右依次點亮 1 0左轉(zhuǎn)行駛按D3 D2 D1向左依次點亮熄滅狀態(tài) 1 1剎車左右三盞燈同時閃爍2.2.2汽車尾燈控制器功能描述在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時，由于3個指示燈被循環(huán)順序點亮，所以可以用一個三進制計數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出低電平，按要求順序點亮3個指示燈。設三進制計數(shù)器的狀態(tài)用QA和QB表示，可得

11、出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關控制變量S1和S2，計數(shù)器的狀態(tài)QA、QB以及時鐘脈沖CP之間關系，如下表所示（1表示點亮,0表示熄滅） 表 22 汽車尾燈控制器功能描述控制變量 S1 S2計數(shù)器狀態(tài)QB QA汽車尾燈D3 D2 D1D4 D5 D6 0 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 X XCP CP CPCP CP CP2.2.3汽車尾燈控制器的結構框圖

12、ED顯示電路驅(qū)動電路 根據(jù)以上設計分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結構框圖，示驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示器四部分組成，如下圖555多諧振蕩電路開關控制電路譯碼器三進制計數(shù)器555多諧振蕩電路 圖 2-1 系統(tǒng)框圖2.3電路設計分模塊 2.3.1開關控制電路 開關S1 ,S2通過與一個電阻相連后接地，另一端接VCC,可實現(xiàn)0和1的功能輸出。然后譯碼器電路和驅(qū)動電路的輸入端與開關控制電路的輸出端相連，同時時鐘電路2的輸出又與開關控制電路的一個非門輸入端相連，達到控制尾燈閃爍的時間目的，得到如表 5-2-2所示的邏輯功能 圖2-2開關控制電路圖開關控制電路中所用到的芯片如下 圖2-3 7

13、4LS86邏輯符號和引腳圖74LS86是四2輸入異或門芯片，即Y=AB=真值表如下 表2-3 74LS86真值表輸入輸出ABY00001110111074LS04芯片是六非門，即Y=, 其引腳圖和真值表如下 表2-4 74LS04真值表輸入輸出AY1001 圖2-4 74LS04芯片引腳圖74LS10芯片是三輸入與非門，即Y=,其引腳圖和真值表如下(X為高低電平都可)表2-5 74LS10真值表 輸入輸出ABCYXX01X0X10XX11110 圖2-5 74LS10芯片引腳圖2.3.2譯碼器電路 通過兩個開關的斷開與閉合來實現(xiàn)四種功能的切換，三進制循環(huán)電路的輸出端QA ,QB與74LS138

14、輸入端相連，同時QA ,QB輸出端又通過與非門輸入161的端，從而三八譯碼器74LS138可將三進制碼的三種狀態(tài)循環(huán)對應輸出。 圖2-5 譯碼器電路圖譯碼器電路所用的芯片如下74LS138是三八譯碼器，其引腳圖和功能圖如下 表2-6 74LS138功能表輸入輸出 0 X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

15、0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 圖2-6 74LS138引腳圖2.3.3三進制循環(huán)控制電路三進制計數(shù)器可用觸發(fā)器級聯(lián)構成也可由集成計數(shù)器改造，考慮到直接用計數(shù)器改比用觸發(fā)器構成計數(shù)器的電路結構簡單，因此設計中我們選用四二進制計數(shù)器74LS161來改成三進制計數(shù)器。74LS161芯片的引腳圖和功能表如下 表2-8 74LS161功能表清零使能置數(shù)時鐘數(shù)據(jù)輸出 CPD C B AQD QC QB QA0X XXXX X X X 0 0 0 01X

16、X0d c b a D c b a1111X X X X計數(shù)1011XX X X X保持1X01XX X X X保持（=0） 圖2-7 74LS161 引腳圖 由以上74LS161的功能表可知當,把QA與QB輸入與非門，輸出端接在端，即可以通過反饋清零的方法做出三進制計數(shù)器即QA與QB實現(xiàn)01-1000的循環(huán)，其電路結構如下圖  圖2-8三進制循環(huán)控制電路圖2.3.4時鐘電路 由于此控制電路對秒脈沖的精度要求不高，所以選擇用NE555構成的多諧振蕩器作為脈沖電路，其原理圖如下 圖2-9 時鐘電路圖 經(jīng)計算，C1=C3=0.01uf,C2=C4=100uf,R7=R9=100，R8=1

17、3K,R10=26K555定時器的引腳圖和功能表如下 表2-9 555定時器功能表輸入輸出THDOUTXX00導通<<11截止>>10導通<>1不變不變 圖2-10 555定時器引腳圖 2.3.5譯碼器與顯示驅(qū)動電路 圖2-11 LED顯示驅(qū)動電路圖 該電路的功能是：在開關控制電路輸出和三進制計數(shù)器狀態(tài)下，提供6個尾燈控制信號，當譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應指示燈亮。3 電路仿真與分析3.1電路仿真原理圖 圖3-1 電路仿真原理圖 圖3-2 正常行駛時仿真圖 圖3-3 左轉(zhuǎn)彎時仿真圖1 圖3-4 左轉(zhuǎn)彎時仿真圖2 圖3-5 左轉(zhuǎn)彎時仿真圖3 圖

18、3-6 右轉(zhuǎn)彎時仿真圖1 圖3-7 右轉(zhuǎn)彎時仿真圖2 圖3-8 右轉(zhuǎn)彎時仿真圖3 圖3-9 剎車時仿真圖1圖3-10 剎車時仿真圖23.2仿真電路分析該電路只用邏輯門構成，結構簡單、穩(wěn)定性好。由NE555產(chǎn)生的脈沖讓三 進制計數(shù)器進行循環(huán)計數(shù)，開關控制輸入的高低電平進而控制譯碼器的輸出，與此同時開關還控制作用于二極管的電平，通過二極管的工作來模仿汽車尾燈在四種情況下的工作3.3總電路原路圖的PCB圖 圖3-11 PCB圖3.4元件列表元件名數(shù)量元件名數(shù)量74LS1381發(fā)光二極管674LS1611開關274LS041導線若干74LS001電阻6個200，2個10K，2個100，1個1

19、3K,1個26K74LS082電容2個0.01uf2個100uf74LS10174LS861555定時器24.設計總結 從拿到題目開始，我們小組就開始投入到忙碌緊張的準備工作中，從查資料到任務的分配，我們都有條不紊的進行著。剛開始拿到題目以為這個題目會很簡單，可是在我們后來的具體設計中發(fā)現(xiàn)很多東西不是我們想象的那么容易。從最初的設計到最后的軟件仿真，我遇到了很多困難。開始我并不會用Proteus軟件，但經(jīng)過向舍友學習，看有關書籍以及向別的同學虛心請教，到后來還是學會了Proteus的基本操作。  數(shù)字邏輯是電子科學與技術專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎課，我們進行數(shù)字邏輯課程設計是我們理論聯(lián)系實際的最好途徑，將書本上的知識利用到實際的分析解決問題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設計的基本知識與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設計的基本方法，為以后的學習奠定基礎。  看到設計題目后，首先要分析汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系，然后對