汽车尾灯控制电路
汽車尾燈控制電路
- 一、設計任務與要求
- 二、方案論證
- （1）方案一
- （2）方案二
- 三、題目分析、設計
- 四、重要元件
- （1）74LS138譯碼器
- （2）JK觸發器
- 五、總原理圖如下圖所示
- 六、元件清單
- 七、仿真調試與分析
- 六．結論與心得
- 七、參考文獻
- 仿真下載
一、設計任務與要求
- （1）用6只小燈泡模擬6只汽車尾燈，左側3只，右側3只。用4個開關分別模擬腳踏制動器，停車信號，左轉彎控制和右轉彎控制。
- （2）當汽車正常直行時，6個尾燈全滅，當臨時剎車（腳踏制動器）時，6個尾燈閃爍。
- （3）當汽車左轉時，左側的尾燈按照000-001-010-100-000的順序循環點亮，每燈點亮0.5s，而右側的3個燈全滅。當右轉時相同。
二、方案論證
（1）方案一
汽車尾燈控制電路主要由D觸發器邏輯電路，左轉、右轉控制電路，剎車控制電路構成。首先將脈沖信號CLK提供給D觸發器邏輯電路。用四片D觸發器設計一個邏輯電路可以產生1000、1100、1010、1001的循環信號。 將此信號作為左轉、右轉的原始信號。設置左轉控制開關和右轉控制開關。通過開關的控制將左轉、右轉的原始信號通過邏輯電路分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。這部分電路起到信號分揀的作用。 設置剎車控制開關，將脈沖信號CLK提供給剎車控制電路。當開關置為剎車信號時，分揀之后的信號通過邏輯電路實現剎車時所有指示燈隨著時鐘信號CLK全部閃爍的功能。 最終得到的信號即可輸出到發光二極管上，實現所需功能。
方案一原理框圖如圖一所示
（2）方案二
汽車尾燈控制電路主要由開關控制電路，三進制計數器，譯碼電路，顯示、驅動電路構成。由于汽車左或右轉彎時，三個指示燈循環點亮，所以用三進制計數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亮。 首先，設置四個可控制的開關，可產生1000、1100、1010、1001四種狀態。（用0、1分別表示開關的斷開、閉合）
- a、開關置為1000狀態時，表示汽車處于正常運行狀態 。
- b、開關置為1100狀態時，表示汽車處于右轉彎的狀態。
- c、開關置為1010狀態時，表示汽車處于左轉彎的狀態。
- d、開關置為1001狀態時，表示汽車處于剎車的狀態。
該方案設計開關位置如圖二所示
三進制計數器可用兩片JK觸發器構成。譯碼電路可用3線—8線譯碼器74LS138和6個與非門構成。顯示、驅動電路由6個發光二極管和6個反向器構成。
方案二原理框圖如圖二所示
方案比較：由上可看出，方案二結構簡單，成本較低，所以選方案二。
三、題目分析、設計
表一 汽車尾燈狀態表
三進制計數器電路可根據表二由雙J—K觸發器74LS74構成。汽車尾燈控制電路如圖三所示，其顯示驅動電路由6個發光二極管構成；譯碼電路由3—8線譯碼器74LSl38和6個與門構成。74LSl38的三個輸入端A、B、C分別接Q1、Q0、S2，而Q1、Q0是三進制計數器的輸出端。當S1＝0，S0=1，S2=1。（開關狀態如圖四）
所示使能信號E1=1，計數器的狀態為00，01，10時，74LSl38對應的輸出端為01111111、10111111、11011111，當輸出端為0時，有效，即指示燈D1→D2→D3按順序點亮，示意汽車左轉彎。若上述條件不變，而S1＝1，S0=1，S2=0。（開關狀態如圖五所示）
74LSl38對應的輸出端依次為11101111、11110111、11111011，故指示燈D4→D5→D6按順序點亮，示意汽車右轉彎。當G＝0，A=1時，74LSl38的輸出端全為1，Y0~Y7的輸出端也全為1，指示燈全滅（如圖九所示）；當G＝0，A＝CP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。當S0、S1、S2、S3同時打開，此時使能端為低電平，此時譯碼器的輸出端全為高電平，異或門的值為低電平，通過與門，二極管的另一端全為低電平，此時燈全亮。（如圖十所示）
四、重要元件
（1）74LS138譯碼器
如圖十一所示
- ①當一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（(/E2))和(/E3)）為低電平時，可將地址端（A0、A1、A2）的二進制編碼在Y0至Y7對應的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時，則Y6輸出端輸出低電平信號。
- ②利用 E1、E2和E3可級聯擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯擴展成 32 線譯碼器。
- ③若將選通端中的一個作為數據輸入端時，74LS138還可作數據分配器。
- ④可用在8086的譯碼電路中，擴展內存。
- A~C：地址輸入端
- STA（E1）：選通端
- /STB（/E2）、/STC（/E3）：選通端（低電平有效）
- Y0~Y7：輸出端（低電平有效）
- A~C對應Y0——Y7；
- A、B、C以二進制形式輸入，然后轉換成十進制，對應相應Y的序號輸出低電平，其他均為高電平；
（2）JK觸發器
JK觸發器是數字電路觸發器中的一種電路單元。JK觸發器具有置0、置1、保持和翻轉功能，在各類集成觸發器中，JK觸發器的功能最為齊全。在實際應用中，它不僅有很強的通用性，而且能靈活地轉換其他類型的觸發器。由JK觸發器可以構成D觸發器和T觸發器。圖1-3為JK觸發器的邏輯符號。
JK觸發器的狀態方程為：
這里Qn表示現態，Qn+1表示次態。現態表示時鐘脈沖來到之前的觸發器的輸出狀態， 次態表示時鐘脈沖來到之后的狀態。
五、總原理圖如下圖所示
六、元件清單
七、仿真調試與分析
- 1.組裝調試汽車尾燈控制電路
- 2.注意各部分電路之間的時序配合關系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設計要求。
- 3.不同狀態下的的仿真結果
- A．汽車正常運行時，所有燈滅。
- B. 汽車剎車時，所有尾燈閃爍
- C.汽車左轉彎時，D1、D2、D3循環點亮
- D.汽車右轉彎時，D4、D5、D6循環點亮
六．結論與心得
設計心得體會
- 一個星期的設計周即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。本次基于數字電路的汽車尾燈控制電路設計經過了整體分析、模塊化分析、整體與模塊的分析結合這樣三個步驟，最終實現了設計要求的功能。在設計過程中通過利用protues軟件對設計電路進行測試和仿真，使我更進一步的掌握了該軟件的應用。這一次汽車尾燈控制電路的課程設計，使我受益匪淺。通過對自己在上學期所學的知識的回顧，并發揮對所學知識的理解和思考及書面表達能力，自己親手設計，最終完成目標了。這為自己今后進一步學習，積累了一定的寶貴經驗。把知識轉化為能力的實際訓練，培養了我運用所學知識解決實際問題的能力。
- 數字邏輯是電子科學與技術專業學生必修的一門專業基礎課，我們進行數字電子課程設計是我們理論聯系實際的最好途徑，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。 通過為期一周的課程設計，基本完成了本次設計的設計要求：汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉彎時，右側3個燈按右循環順序點亮，車左轉彎時，左側3個燈按左循環順序點亮，汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。從一開始接受課程設計任務，后著手建立設計框圖，再到圖書館和網上查閱相關資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都必須認真仔細。雖然開始并不是很成功，不能實現計數功能，但在請教同學、小組討論和經過多次檢修后，終于實現了課程設計任務的全部功能。本次課程設計汽車尾燈讓學生能更加深入的了解許多芯片的接法以及功能表，設計了脈沖電路，譯碼控制電路，三進制計數器，開關控制發光二極管等，將各個部分組成起來設計成為汽車尾燈控制電路。通過這些天來的實驗設計,總的來說收獲很大,使對書本的知識有了更深一層的理解,其本上掌握了一些心片的的工作原理及其使用方法.但可能是自己對元器的還沒了解透,也沒能到老師的完美要求.雖然自己做的不是很好,但通過設計實驗也提高了自設計方面的知識.也從中發現自己的知識還不夠全面和透徹掌握,以后要更加努力！！！
七、參考文獻
- [1] 康華光. 電子技術基礎. 高等教育出版社，1999年
- [2] 閻石. 數字電子技術基礎. 高等教育出版社，2001年
- [3] 金唯香等編.電子測試技術. 湖南大學出版社，2004年
- [4] 侯建軍. 數字電路實驗一體化教程. 清華大學出版社，北京交通大學出版社，2005年
- [5] 彭華林等編.數字電子技術. 湖南大學出版社，2004年
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