1、學 號： 課 程 設 計題 目汽車尾燈顯示控制電路設計學 院信息工程學院專 業通信工程班 級通信0805 姓 名指導教師劉建新2010年 7 月 1日目      錄1 摘要12設計要求與思路  2  2.1設計目的與要求 2  2.2設計思路構想 2 汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀態的關系 2汽車尾燈顯示控制功能描述 23 單元電路設計 4  3.1 秒脈沖電路的設計 4 3.2 開關控制電路的設計 5  3.3 三進制計數器電路的設計 7  3.4 譯碼與顯示驅動電路的設計 8 3.

2、5 尾燈狀態顯示電路的設計 104電路仿真與分析 11 4.1電路仿真總電路圖 11 4.2汽車尾燈顯示控制電路的工作原理 11 4.3各部分仿真結果 12 4.4仿真中遇到的問題15 5 元器件清單 166 設計體會 167附錄17 參考文獻 191摘要課程設計作為數字電子技術和模擬電子技術課程的重要組成部分，目的是一方面使我們能夠進一步理解課程內容，基本掌握數字系統設計和調試的方法，增加集成電路應用知識，培養我們的實際動手能力以及分析、解決問題的能力。    本文介紹了一種通過TTL系列產品設計模擬汽車尾燈工作情況電路的方法。主要闡述了如何通過555

3、系列來制作脈沖產生器，如何利用J-K觸發器改制三進制的計數器和譯碼器的使用等一系列方法。實驗通過發光二極管模擬汽車尾燈來實現了汽車在行駛時候的四種情況：正常行駛，左拐彎，右拐彎，臨時剎車。關鍵字：汽車尾燈，脈沖，計數器，譯碼器，行駛情況AbstractCurriculum design as a simulation of digital electronic technology and electronic technology an important component of the course, on the one hand, the purpose of enabling us

4、 to further understanding of course content, the basic digital system design and debugging methods, applications of integrated circuits to increase knowledge, foster the ability of our hands as well as analysis, problem-solving abilities.         This article descr

5、ibes 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 decoder of the counters and the use of a range of methods. Experimental simulation of vehicle through the li

6、ght-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 situation.2設計要求與思路2.1設計目的與要求設計目的：設計一個汽車尾燈顯示控制，實現對汽車尾燈狀態的控制。設計要求：在汽車尾部左右兩側各有3個指示燈（假定用發光二極管模擬），根據汽車運行的狀況，指示燈需具有

7、四種不同的狀態：汽車正向行駛時，左右兩側的指示燈處于熄滅狀態。 汽車向右轉彎行駛時，右側的三個指示燈按右循環順序點亮 汽車向左轉彎行駛時，左側的三個指示燈按左循環順序點亮 汽車臨時剎車時，左右兩側指示燈處于同時閃爍狀態2.2設計思路與構想汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀態的關系    為了區分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，需設置2個狀態控制變量。假定用開關K1和K0進行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀態的關系，如表2.1所示。表2.1汽車尾燈和汽車運行狀態（“0”表示開關打開，“1”表示開關合上）開關控制汽車運行狀態6個發光二極管K1K0D1 D2 D

8、3D4 D5 D611正常運行燈滅燈滅10右轉彎按D1、D2、D3順序循環點亮燈滅01左轉彎燈滅按D4、D5、D6順序循環點亮00臨時剎車所有尾燈同時按cp閃爍汽車尾燈顯示控制功能描述    在汽車左右轉彎行駛時由于3 個指示燈被循環順序點亮，所以可用一個三進制計數器的狀態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。設三進制計數器的狀態用Q1和Q0表示，可得出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關控制變量K1、K0，計數器的狀態Q1、Q0以及時鐘脈沖CP之間關系的功能表如表2.2所示（表中指示燈的狀態“1”表示點亮，“0”表示熄滅）。表2.

9、2汽車尾燈顯示控制功能表 控制變量計數器狀態汽車尾燈K1K0Q1Q0D1  D2  D3D4  D5  D611××0 0 00 0 010001010 1 0 00 1 0 0 0 10 0 00 0 00 0 0010010100 0 00 0 00 0 01 0 00 1 00 0 100××cp cp cpcp cp cp根據以上設計分析與功能描述，可以得出汽車尾燈顯示控制的結構框圖，如下圖所示。根據以上設計分析與功能描述，可得出汽車尾燈顯示控制的結構框圖。整個電路可由秒脈沖電路、開關控制電路、三

10、進制電路、譯碼與顯示驅動電路、尾燈狀態顯示5部分組成。3單元電路設計3.1秒脈沖電路的設計由555定時器構成的多諧振蕩器555定時器的管腳圖如圖3.1所示。由于555定時器內部的比較器靈敏度高，輸出驅動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩定，不易受干擾。因此采用此方案。圖3.1 555定時器的引腳圖    圖3.1 555定時器的引腳圖由于汽車尾燈是的點亮是給人的不同的信息及該車將要發生的動作，所以汽車的尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我

11、們在設計的時候是采用的555定時器設計的一個脈沖產生源，占空比約為50%，它產生的頻率F約為2HZ。然后通過計數器就能控制汽車尾燈在循環點亮的時候時間間隔約為0.5S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作以采取相應的動作從而避免交通事故的發生。參數設計計算公式 高電平時間： 低電平時間： 占 空 比： 設計最后圖形如右圖所示： 高電平時間 =250.0ms 低電平時間 =213.9ms 占 空 比 D=53.8% 頻 率 F=2.158電路原理如圖3.2所示。圖3.2用LM555制作脈沖發生器的原理圖3.2開關控制電路的設計 開關控制電路由74LS集成芯片構成。設譯碼器與顯示驅動電路的使能控制

12、信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F與顯示驅動電路中與非門的一個輸入端相連接。由總體邏輯功能可知，G和F與開關控制變量，K1、K0以及時鐘脈沖CP之間的關系如表3.1所示。表3.1  使能控制信號與開關控制變量、時鐘脈沖的關系開關控制時鐘脈沖使能控制信號電路工作狀態K1K0CPGA11×01 汽車正常行駛（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅動電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅）10×11汽車右轉彎行駛（此時譯碼器在計數器控制下工作，顯示驅動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側尾燈D1、D2、

13、D3在譯碼器輸出作用下順序循環點亮） 01×11汽車左轉彎行駛（此時譯碼器在計數器控制下工作，顯示驅動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環點亮）00cp0cp汽車臨時剎車（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖cp通過顯示驅動電路中的與非門作用到反相器輸出端，使左右兩側的指示燈在時鐘脈沖cp作用下同時閃爍）根據G和A的邏輯表達式，可畫出開關控制電路。如圖3.3所示 圖3.3開關控制電路3.3三進制計數器電路的設計三進制計數器的狀態表如表3.2所示。表3.2 三進制計數器的狀態表現態次態Q1Q0Q1Q000010110

14、100011××方案一：由J-K觸發器構成的三進制計數器；由于電路中只需采用一片雙J-K觸發器74LS76芯片即可（7476芯片引腳圖如圖3.7所示），因此電路結構簡單，成本低，所以選用此方案。方案二：由D觸發器構成的三進制計數器；兩個D觸發器可由一片雙D觸發器74LS74芯片實現，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現此電路。由于電路結構較之上一方案有點復雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高，因此不采用此方案。圖3.4為74LS76引腳圖，利用74LS76實現三進制計數電路如圖3.5所示。 圖3.4 74LS76芯片引腳圖 圖3.5 三進制計數器 3.4譯碼

15、與顯示驅動電路的設計譯碼與顯示驅動電路的功能是：在開關控制電路輸出和三進制計數器狀態的作用下，提供6個發光二極管控制信號，當譯碼驅動電路輸出的控制信號為低電平時，相應二極管點亮。因此，譯碼與顯示驅動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當G=A=1、K1=1、K0=0時，對于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉彎；當圖中G=A=1、K1=0、K0=1時，對

16、于計數器狀態Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉彎；當圖中G=0，A=1時，即K1=K0=1，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應的反相器輸出全部為高電平，又因為A=1,所以指示燈全部熄滅；當圖中G=0，A=cp時，即K1=K0=0，使所有指示燈對應的反相器輸出全部為高電平，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現了4種不同模式下的尾燈狀態顯示。表3.3為74LS138譯碼器的功能真值表。74LS138譯碼器引腳如圖3.6所示。由譯碼器構成的顯示電路如圖3.7所示 圖3.6 74L

17、S138譯碼器引腳圖 表3.3 74LS138功能表圖3.7 74LS138控制譯碼顯示電路3.5尾燈狀態顯示電路的設計尾燈狀態顯示電路可由6個發光二極管和6個電阻組成，圖3.9中，當6個反相器的輸出為低電平時，相應發光二極管被點亮。圖3.8 二極管發光電位4電路仿真與分析4.1 電路仿真總電路圖圖4.1 汽車尾燈顯示控制電路電路原理圖 4.2汽車尾燈顯示控制電路的工作原理其工作原理圖如圖4.1所示，經過以上所述的設計內容及要求的分析，可以將電路工作分成幾個步驟：    首先，通過555定時器構成的多諧振蕩器產生頻率為2Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K

18、觸發器構成的三進制計數器和開關控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。    其次，雙J-K觸發器構成的三進制計數器用于產生00、01、10的循環信號，作為譯碼器的輸入信號，由于譯碼器是三個輸入端，最高位C接K1，當K1閉合式，C=0，為低電平，前三個發光二極管可以被點亮；當K1打開時，C=1，為高點電平，后三個發光二極管可以被點亮。譯碼器的使能輸入端S2=S3=0才能使譯碼器工作，同時當S1（G）=0時，輸出端均為高電平，發光二極管不亮；當S1（G）=1時，譯碼器能正常輸出，能產生低電平使發光二極管點亮。    最后，由開關控制部分的K

19、1和K0來控制給出左轉、右轉的原始信號。當K1=K2=1，開關都閉合時，G=0，譯碼器輸出端均為高電平，同時A=1，發光二極管都不亮；當K1=1，K0=0時，即K1閉合，K0打開，C=0，G=1，A=1，前三個發光二極管依次點亮；同理當K1=0，K0=1，后三個發光二極管依次點亮。當K1=K0=0，G=0，A=ap，六個發光二極管按ap閃爍。4.3各部分仿真結果555時序電路圖4.2 555輸出波形由于cp信號需要的頻率控制在各位數為宜，設計的頻率為2hz。由于multisim本身的仿真頻率慢，所以在圖上顯示的不明顯，輸出波形如圖4.2所示。發光二極管顯示 K1=K0=1，發光二極管的點亮情況

20、應該為全部熄滅，如圖4.3所示圖4.3 發光二極管顯示（K1=K0=1）K1=K0=0時，發光二極管應該按cp循環點亮，結果如圖組4.4所示 圖組4.4 K1=1，K0=0時，汽車尾燈顯示為右轉，前三個發光二極管依次點亮，如圖組4.5所示。 圖組4.5K1=0，K0=1，汽車尾燈顯示為左轉，后三個發光二極管依次點亮，如圖組4.6所示圖組4.64.4仿真中遇到的問題由于multisim自身的頻率不好控制，頻率很慢，所以導致測試時發光二極管的變化頻率很慢，因此在測試時采用一個方波信號發生器，輸出1Khz的方波作為cp信號，如圖4.7所示。 圖4.7 方波信號發生器 5元器件清單名稱規格數量電阻12

21、 K120063.3K230 K1電容12F110nf1開關-2發光二極管紅6NE555-174LS00-274LS04-174LS10-174LS138-174LS76-274LS86-1導線-若干6設計體會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。這次課程設計可以說喜憂參半，看似簡單的一塊電路板卻花費我好久的時間。雖然電路外觀不盡如人意，但成果是有目共睹的和我猜測的一樣，我的二極管閃爍成功的光輝！從一開始接受課程任務，后著手建立