1、武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书i基础强化训练报告题 目： 汽车尾灯控制器的电路设计 专业班级： 电子科学与技术 0703 班 学生姓名： 田 鑫 指导教师： 钟 毅 武汉理工大学信息工程学院2009 年 07 月 17 日武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书ii基础强化训练任务书学生姓名： 田鑫 专业班级：电子科学与技术 0703 班指导教师： 钟毅 工作单位： 信息工程学院 题 目: 汽车尾灯控制器的电路设计 一、 训练目的：主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。二
2、、 初始条件： 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL 软件本设计既可以使用中、小规模集成电路芯片7400、7404、74138、7476、7486 和其它器件实现对汽车尾灯显示的控制功能。本设计也可以使用单片机系统构建简易频率计。工作电源 Vcc 为 12V。电路组成框图如图 1 所示：图 1 汽车尾灯控制电路框图要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1 周。2、技术要求：设汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯（用发光管模拟） ，要求是： 汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。 当汽车右转弯时，右侧 3 个指
3、示灯按右循顺序点亮。 当汽车左转弯时，左侧 3 个指示灯按左循顺序点亮。 临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。制作实际运行装置。武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书iii3、查阅至少 5 篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书。全文用 A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、 2008 年 6 月 29 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、 2008 年 6 月 29 日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。2、 2008 年
4、 6 月 30 日 至 2007 年 7 月 1 日，方案选择和电路设计。2、 2008 年 7 月 1 日 至 2007 年 7 月 2 日，电路调试和设计说明书撰写。3、 2008 年 7 月 3 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。课设答疑地点：鉴主 14 楼电子科学与技术实验室。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书iv目 录1 摘要. 12 设计要求与思路 . 12.1 设计目的与要求 22.2 设计思路构想 22.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 22.2.2 汽车尾灯控制器功能描述. 2
5、3 单元电路设计 . 43.1 秒脉冲电路的设计. 43.2 开关控制电路的设计. 53.3 三进制计数器电路的设计. 43.4 译码与显示驱动电路的设计 73.5 尾灯状态显示电路的设计. 84 电路仿真与分析. 104.1 电路仿真总电路图. 104.2 汽车尾灯控制器电路的工作原理. 104.3 参数计算与器件选择. 115 电路安装与调试. 115.1 电路安装过程. 11武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书v5.2 电路的调试. 116 元器件清单 . 117 设计体会 . 13参考文献. 14武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书11 摘要课程设计作为
6、数字电子技术和模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。本文介绍了一种通过 TTL 系列产品设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法。主要阐述了如何通过 555 系列来制作脉冲产生器，如何利用 J-K 触发器改制三进制的计数器和译码器的使用等一系列方法。实验通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现了汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶，左拐弯，右拐弯，临时刹车。关键字：汽车尾灯，脉冲，计数器，译码器，行驶情况AbstractCurriculum design as a sim
7、ulation of digital electronic technology and electronic technology an important component of the course, on the one hand, the purpose of enabling us to further understanding of course content, the basic digital system design and debugging methods, applications of integrated circuits to increase know
8、ledge, foster the ability of our hands as well as analysis, problem-solving abilities. This article describes a series of product design through simulation TTL auto taillight circuit methods work. Mainly on how to produce 555 series pulse generator, how to make use of JK flip-flop ternary system dec
9、oder of the counters and the use of a range of methods. Experimental simulation of vehicle through the light-emitting diode taillights to achieve a moving car when the four cases: the normal traffic, left turn, right turn, temporary brake.Keywords: auto lamps, pulse, counters, decoders, traffic situ
10、ation.武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书22 设计要求与思路2.1 设计目的与要求设计目的：设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯状态的控制。设计要求：在汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯（假定用发光二极管模拟） ，根据汽车运行的状况，指示灯需具有四种不同的状态：汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯处于熄灭状态。 汽车向右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮 汽车向左转弯行驶时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮 汽车临时刹车时，左右两侧指示灯处于同时闪烁状态2.2 设计思路与构想2.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系为了区分汽车尾灯的 4 种不同的显示模式
11、，需设置 2 个状态控制变量。假定用开关 K1 和 K0 进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表 2.1 所示。表 2.1 汽车尾灯和汽车运行状态开关控制 左转尾灯 右转尾灯K1 K0 汽车运行状态 D1 D2 D3 D4 D5 D60 0 正常运行 灯灭 灯灭0 1 右转弯按D3、D2、D1顺序循环点亮灯灭1 0 左转弯 灯灭按D4、D5、D6顺序循环点亮1 1 临时刹车 所有尾灯同时闪烁武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书32.2.2 汽车尾灯控制器功能描述在汽车左右转弯行驶时由于 3 个指示灯被循环顺序点亮，所以可用一个三进制计数器的状态控制译
12、码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮 3 个指示灯。设三进制计数器的状态用 Q1 和 Q0 表示，可得出描述指示灯D1、D2 、D3、D4、D5、D6 与开关控制变量 K1、 K0，计数器的状态 Q1、Q0以及时钟脉冲 CP 之间关系的功能表如表 2.2 所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。表 2.2 汽车尾灯控制器功能表控制变量 计数器状态 汽车尾灯K1 K0 Q1 Q0 D1 D2 D3 D4 D5 D60 0 d d 0 0 0 0 0 00 10010100 0 10 1 01 0 00 0 00 0 00 0 01 00010100 0 00 0 00 0 01
13、 0 00 1 00 0 11 1 d d cp cp cp cp cp cp根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如下图所示。武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书4根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图。整个电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示 5 部分组成。3 单元电路设计3.1 秒脉冲电路的设计方案一：石英晶体振荡器；此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率 fs，而与电路中的R、C 的值无关。所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用
14、于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路。方案二：由 555 定时器构成的多谐振荡器；由 555 定时器构成的多谐振荡器。555 定时器的管脚图如图 3.1 所示。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。因此采用此方案。图 3.1 555定时器的引脚图图 3.1 555 定时器的引脚图武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计课程设计说明书5由于本次实验对脉冲的要求不高，同时为了保证二极管的闪
15、烁适宜，可以让脉冲周期设定为一秒左右即可。电路原理如图 3.2 所示。图 3.2 用 NE555 制作脉冲发生器的原理图3.2 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 G 和 F，G 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，G 和 F 与开关控制变量，K1、 K0 以及时钟脉冲 CP 之间的关系如表 3.1 所示。表 3.1 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 使能控制信 号K1 K0 CP G F电路工作状态0 0 d 0 1汽车正常行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭）0 1 d 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 D1、D2、D3 在译码器输出作用下顺序循环点亮） 1 0 d 1 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 D4、D5、D6 在译码器输出作用下顺序循环点亮）
