1、武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书目 录摘要.11 设计要求与思路.21.1 设计目的与要求.21.2 设计思路构想 .2 1.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 .21.2.2 汽车尾灯控制器功能描述.32 单元电路设计及方案比较 .42.1 秒脉冲电路的设计. .42.2 三进制计数器电路的设计.62.3 开关控制电路的设计. .82.4 尾灯状态显示电路的设计. .102.5 译码与显示驱动电路的设计.113 电路仿真与分析 .123.1 参数计算与器件选择 .123.2 电路仿真总电路图.133.3 汽车尾灯控制器电路的工作原理 .134 电路安装与调试.144.1 电路
2、的安装.144.2 电路的调试.145 对成果的评价及改进.14 结束语. .15参考文献.16 附录 1 元件清单.17 附录 2 元器件管脚图.18武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书1摘 要课程设计集数字电子技术、模拟电子技术和电路原理等理论知识于一体，目的是通过实践的方式将理论知识更牢固地掌握，更深地理解课本内容。培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。本次课程设计的目的是通过 TTL 系列产品模拟制作出汽车的尾灯控制器。通过 NE555 来制作脉冲产生器，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现对汽车尾灯的模拟。本实验通过发光二极管模拟汽车尾灯来
3、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 控制器 脉冲产生 计数器 译码器 行驶状况武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书2汽车尾灯控制器的设计与制作1 设计要求与思路1.1 设计目的与要求设计目的：设计一个汽车尾灯控制器，实现汽车行驶时尾灯的控制状态。设计要求：汽车尾部左右各三个灯汽车正常行驶时全灭左转时左边三个灯循环点亮右转时右边三个灯循环点亮刹车时所有灯同时闪动选择元器件设计电路方案，阐述基本原理，进行仿真与调试，制作实际运行装置。1.2 设计思路构想总体构想：拟定本实验分为四个步骤进行：第一步设计出秒脉冲电路，第二步设计三进制电路，第三步控制
4、开关的状态组合，第四步设计尾灯状态显示电路。1.2.1 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，需设置 2 个状态控制变量。假定用开关 K1 和 K2 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 1.1 所示。（开关置 0 表示断开，置 1 表示闭合）表 1.1 汽车尾灯和汽车运行状态武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书31.2.2 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
5、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、K2，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 1.2 所示（表中指示灯的状态 “1”表示点亮，“0”表示熄灭）。表 1.2 汽车尾灯控制器功能表汽车尾灯控制器的结构框图如图 1.1 所示。开关电路 译码电路 显示驱动电路武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书4图 1.1 汽车尾灯控制器结构框图经分析，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。首先应对每部分电路进行设计制作，然后对整体电路进行设计，组装。2 单元电路设计及方案比较2.
6、1 秒脉冲电路的设计方案一：采用环形多谐振荡器 由个数为奇数的非门串联起来，并将总的输出反馈到总的输入端，就构成了环形多谐振荡器，如图 2.1。从反馈的角度来讲，这种反馈属于负反馈。但由于非门电路在信号电平足够强的情况下，工作于开关状态，而且输出信号落后于输入信号，因此只要返回的输入与开始的输入总是相反的，就可以获得开、关动作状态的输出波形。因此只有负反馈才能实现这种要求。并且由于要尽量和课堂知识联系起来，所以不采用此电路。图 2.1 环形多谐振荡器 方案二：采用 555 定时器构成的多谐振荡器秒脉冲 三进制计数器 汽车尾灯武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书5555 集成电路是有集成运算放
7、大器组成的单门限电压比较器、基本 RS 触发器及工作在开关状态的双极型三极管或 MOS 管集成在一起的电路模块。 55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。所以其稳定性高，抗干扰能力强，可以采用此方案。555 定时器的管脚图如图 2.2 所示。 图 2.2 555 定时器的管脚图本实验采用一秒左右的周期脉冲，由 555 定时器构成的秒脉冲发生器的电路如下图 2.3 所示。武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书6图 2.3 由 NE555 构成的秒脉冲发生器2.2 三进制计数器电路的设计三进制计数的状态转换表如表 2.
8、1。表 2.1 三进制计数转换表能够实现三进制功能的方法有很多，利用各种具有计数功能的芯片均可实现此功能。如利用 74ls161，74ls192,74ls290 等，此外还可利用 J-K 触发器或D 触发器也能够实现三进制的功能。本实验选择 J-K 触发器或 D 触发器来实现三进制计数器电路。武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书7方案一：采用 D 触发器边沿 D 触发器:负跳沿触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前加入输入信号。如果在 CP 高电平期间输入端出现干扰信号，那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在 CP 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样，输入端受干扰的时间大大缩短
9、，受干扰的可能性就降低了。D 触发器功能表如表 2.2 所示。表 2.2 D 触发器功能表经分析 D 触发器功能表以及状态方程，可设计出其三进制原理图。 D 触发器构成的三进制计数器电路原理图如图 2.4 所示。武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书8图 2.4 由 D 触发器构成的三进制计数器电路由原理图可看出，此电路较为复杂，不仅应用了两个 D 触发器，还外加了74ls02 或非门和 74ls08 与门芯片，在连线时需要耗费一定的精力，而且成本较高，不宜采纳。方案二：采用 J-K 触发器主从 JK 触发器是在主从 RS 触发器的基础上组成的。 在主从 RS 触发器的R 端和 S 端分别增加
10、一个两输入端的与门 G11 和 G10，将 Q 端和输入端经与门输出为原 S 端，输入端称为 J 端，将 Q 端与输入端经与门输出为原 R 端，输入端称为 K 端。主从 JK 触发器没有约束条件。在 J=K=1 时,每输入一个时钟脉冲，触发器翻转一次。触发器的这种工作状态称为计数状态，由触发器翻转的次数可以计算出输入时钟脉冲的个数。J-K 触发器的芯片管脚图及由其构成的三进制计数器电路图分别如下图 2.5和图 2.6 所示。武汉理工大学电工电子技术课程设计说明书9图 2.5 74LS76 芯片引脚图 图 2.6 J-K 构成的三进制计数器 由原理图可看出此电路图较之上一方案要简单，所用元器件少，因此采用此方案作为三进制计数器的原理图。2.3 开关控制电路的设计本设计选择用 72LS138 数据选择器与显示灯连接，并由开关控制灯的亮灭情况。设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为 E 和 F，E 与译码器 74LS138 的使能输入端 E1 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，E 和 F 与开关控制变量，K1、K2 以及时钟脉冲 CP 之间的关
