課程設計---汽車尾燈控制電路設計

1、<p>　　一 課程設計任務、要求 </p><p>　　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。</p><p>　　汽車在轉彎時，該側的3只尾燈按下列狀態(tài)周期性的亮與暗。000?100?110?111?000?……</p><p>　　在無制動時，如果駕駛員不慎將兩個轉向開

2、關都接通，則兩側的尾燈都作同樣的周期性亮暗變化。</p><p>　　在制動時，若轉彎開關未合上（或錯誤的將兩個轉彎開關都合上），所有的6只尾燈均亮。</p><p>　　停車時，6只尾燈按脈沖頻率閃亮。用555定時器實現(xiàn)脈沖信號。 </p><p>　　二、設計總體思路、基本原理和框圖</p><p><b>　　1.總設計思路&

3、lt;/b></p><p>　　為達到設計要求汽車尾燈控制電路應包括時鐘脈沖電路，四進制計數(shù)器電路，尾燈顯示電路和開關控制電路。</p><p>　　脈沖信號產(chǎn)生電路提供脈沖信號給計數(shù)器和尾燈。</p><p>　　當汽車完成左轉和右轉功能時，要求尾燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)點亮，所以需要一個四進制計數(shù)器完成四進制計數(shù)功能，然后再通

4、過開關的選擇，完成汽車左轉和右轉尾燈的點亮。</p><p>　　汽車需要達到左轉、右轉、制動和停車四種狀態(tài)，所以需要四個開關分別控制，通過開關的選擇從而達到幾種功能的選擇。</p><p>　　顯示電路需要六個指示燈，還包括一些門電路，通過開關的選擇達到設計所要求的狀態(tài)。</p><p><b>　　2.電路的基本原理</b></p&g

5、t;<p>　　首先通過555定時器構成的多諧振蕩器產(chǎn)生1HZ的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給兩個四進制計數(shù)器以及開關控制電路中三輸入或門的輸入信號。</p><p>　　其次用兩個160計數(shù)器改成四進制計數(shù)器，用于產(chǎn)生00、01、10、11的循環(huán)信號，次信號提供左轉和右轉的原始信號。汽車轉彎時該側的三個指示燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)。</p><p&g

6、t;　　計數(shù)器為00狀態(tài)時，表示該側尾燈狀態(tài)為000；</p><p>　　計數(shù)器為01狀態(tài)時，表示該側尾燈狀態(tài)為100；</p><p>　　計數(shù)器為10狀態(tài)時，表示該側尾燈狀態(tài)為110；</p><p>　　計數(shù)器為11狀態(tài)時，表示該側尾燈狀態(tài)為111。</p><p>　　用四個開關T、Z、R、L四個開關分別控制汽車停車、制動、右轉、左

7、轉四個狀態(tài)。汽車狀態(tài)與尾燈顯示如下表所示：</p><p>　?。ㄗⅲ篢ZRL分別表示停車開關、制動開關、右轉開關、左轉開關，R和L為左右轉尾燈）</p><p><b>　　3.電路的基本框圖</b></p><p>　　電路的基本框圖如下：</p><p>　　三 各部單元電路的設計</p><

8、p>　?。?） 脈沖電路的設計</p><p>　　這部分電路主要是產(chǎn)生脈沖讓指示燈能閃爍，從而使人們能夠分辨出汽車的行駛狀態(tài)，所以汽車的尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但頻率也不能太小，同時又能夠讓電路正常工作。所以可以設計一個可以產(chǎn)生1HZ頻率的555定時器組成的多諧振蕩器，占空比約為2/3。計算如下：</p><p><b>　　高電平時間：</b>&

9、lt;/p><p><b>　　低電平時間：</b></p><p><b>　　占空比：</b></p><p><b>　　產(chǎn)生的頻率：</b></p><p>　　若取C=，可得，。電路圖如下：</p><p>　　圖3-1-1脈沖電路</p&g

10、t;<p>　?。?）計數(shù)電路的設計</p><p>　　此電路是用74HC160來完成四進制的計數(shù)功能。采用置數(shù)法將十進制的160計數(shù)器改成四進制，完成00→01→10→11的循環(huán)計數(shù)。計數(shù)器160的引腳圖和功能表如下：</p><p>　　圖3-2-1 計數(shù)器74LS160的引腳圖</p><p>　　圖3-2-2 計數(shù)器74LS160的功能表&l

11、t;/p><p>　　四進制計數(shù)電路的設計圖如下：</p><p>　　圖3-2-3 計數(shù)器電路</p><p>　?。?）開關控制電路的設計</p><p>　　為達到設計要求，開關與尾燈的狀態(tài)關系如表3-3-1所示。</p><p><b>　　表3-3-1</b></p><

12、p>　　左轉開關L和右轉開關R直接接入計數(shù)器的ENP端，達到控制計數(shù)器的工作與否，實現(xiàn)左轉和右轉的控制。脈沖信號通過停車開關T直接接入顯示電路，達到停車時尾燈按脈沖頻率閃的結果。</p><p>　　由上表可以看出，當汽車制動的同時左轉或者右轉，汽車尾燈的點亮隨轉彎時的狀態(tài)，即當開關R和L中任意一個閉合時，制動開關Z失效，所以開關R和L要接入一個同或門，其輸出再與開關Z的輸出通過一個與門，從而達到上述效果。

13、</p><p>　　開關T的優(yōu)先級別最高，當T閉合，開關R、Z、L都失效。所以開關T后應該接一個反向器，其輸出輸入到計數(shù)器的清零端，致使一旦T閉合即T=1時，計數(shù)器的清零端CLR=1，因此計數(shù)器停止工作，達到使開關R和L失效。開關T后反向器的輸入同時接到上述與門，即T=1時，T'=0，此時連接T'、R和L同或輸出端、制動開關Z的或門輸出狀態(tài)為0，此時即當停車開關T閉合時，開關R、L、Z都失效，脈

14、沖信號通過開關T送入汽車尾燈，即汽車尾燈按脈沖頻率閃爍。</p><p>　　開關電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-3-2 開關電路圖</p><p>　?。?）尾燈顯示電路的設計</p><p>　　汽車左轉和右轉時尾燈顯示電路是對稱的，以右轉時為例說明。當汽車右轉時，四進制計數(shù)器狀態(tài)與尾燈的狀態(tài)如表3-4-1所示:</p

15、><p><b>　　表3-4-1</b></p><p>　　由上表可以寫出以下表達式：</p><p>　　為了配合開關的控制，在尾燈前面加上了三個或門，所以尾燈顯示電路如下： </p><p>　　圖3-4-2 尾燈顯示電路</p><p><b>　　四 總電路設計</b&g

16、t;</p><p><b>　　總原理圖如圖所示：</b></p><p>　　圖4-1 總原理圖 </p><p>　　五、Multisim 仿真分析</p><p><b>　?。?）汽車正常運行</b></p><p>　　當

17、開關TZRL=0000時，汽車正常運行，其仿真圖如圖4-1的總原理圖，尾燈都未點亮。</p><p><b>　　（2）汽車左轉 </b></p><p>　　當開關TZRL+0001時，汽車為左轉，其左側尾燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)點亮，下圖的仿真結果是100狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）汽車右

18、轉</b></p><p>　　當開關TZRL=0010時，其右側尾燈按000→100→110→111→000的順序循 環(huán)點亮，下圖的仿真結果是110狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）汽車制動時</b></p><p>　　（5）駕駛員不慎將左右轉向開關合上（汽車制動）</p><p>　?。?）汽

19、車制動同時左轉</p><p>　　此時仿真結果同汽車左轉時的狀態(tài)。</p><p>　?。?）汽車制動同時右轉</p><p>　　此時仿真結果同汽車右轉時的狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）停車</b></p><p>　　此時尾燈按脈沖頻率閃爍，用圖不好表示，圖略。</p>

20、;<p>　　六 安裝調(diào)試 </p><p><b>　?。ㄒ唬?安裝步驟</b></p><p><b>　　安裝步驟如下：</b></p><p>　　1.檢測導線、芯片、面包板、試驗箱的好壞。</p><p>　　2.把原理圖的芯片管腳標好，以便接線速度更快，不容易出錯。

21、</p><p>　　3.按照原理圖布局，把芯片先布置在面包板上。</p><p>　　4.按照原理圖開始接線。</p><p><b>　　調(diào)試步驟如下：</b></p><p><b>　　1.脈沖電路的調(diào)試</b></p><p>　　本次實際電路直接使用已有的1Hz的

22、頻率，用邏輯試電筆測脈沖輸出端是否是高低電平交換，并且周期T=1s。</p><p><b>　　2.計數(shù)電路的調(diào)試</b></p><p>　　按電路圖將計數(shù)電路接好，加上CLK信號，觀察三盞燈亮的順序是否和設計的一致。</p><p><b>　　3.控制電路調(diào)試</b></p><p>　　用

23、邏輯試電筆測量各個輸出端的電壓，看是否和理論值一致。</p><p>　?。ǘ┕收戏治雠c電路改進</p><p><b>　　1.故障分析</b></p><p>　　當接好所以的線，開始通電時，發(fā)現(xiàn)指示燈不是按000→100→110→111閃，而是按照000→110→100→111循環(huán)閃亮，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是計數(shù)器的Qa與Qb端接反了，所以邏輯

24、狀態(tài)也就不對了。</p><p><b>　　2.電路改進</b></p><p>　　本次電路中出現(xiàn)了三輸入的或門和同或門，而在學校提供的實驗器材中均沒</p><p>　　有這個芯片，因此三輸入的或門要用三輸入的與非門替代，而或門和三輸入的與門組成的開關控制電路要改成異或門和三輸入的與非門替代。</p><p>&l

25、t;b>　　七 總結與體會</b></p><p>　　在大學我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎課，在課堂上掌握的僅僅是一些理論知識。所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行?！蔽覀?nèi)绾伟阉鶎W到的專業(yè)基礎理論知識運用到實踐中去呢？課程設計就為我們提供了良好的實踐平臺！</p><p>　　課程設計是我們理論聯(lián)系實際最好的途徑，將書本上的知識運用到實際的分析解決問題中去，是一個很好的

26、鍛煉的機會?？晌易钆抡n程設計，每次拿到課題就發(fā)懵，不知道如何著手，總是期待著別人的杰作，然后拿來借鑒借鑒。正如指導老師布置課題時所說，現(xiàn)在很多大學生出去找工作都不能勝任那些工作，就是因為自己在大學沒學到什么真本事，所以課程設計這兩周的時間是一個很好的鍛煉自己的機會，一定要獨立的思考，獨立的查資料，獨立的設計。的確，現(xiàn)在我們已經(jīng)大三了，很快就要面臨就業(yè)的問題，錯過了這樣的機會就等于是錯過了一個提升自己的機會，所以我決定認真的獨立的完成這次

27、的設計。 </p><p>　　拿到課題后，我們就分析了汽車尾燈的顯示狀態(tài)，知道大概包括脈沖電路，計數(shù)電路，顯示電路和開關電路。我們首先想到的只是汽車停車，左轉，右轉，制動四個狀態(tài)，后來查閱網(wǎng)上的資源，才知道用四個開關控制這四個狀態(tài)，但是四個開關一共有十六個狀態(tài)，其中有八個狀態(tài)是一樣的，都表示停車了，也就是說停車開關的優(yōu)先級別是最高的，它一作用，其它三個開關都失效。其次是制動開關，當制動開關合上，控制左轉和右轉尾

28、燈的開關也失效。我們自己制作一個表，把所有的狀態(tài)都一一列舉出來，就有了清晰的思路，然后就開始設計。四進制的計數(shù)電路是最簡單的，用160改裝就行，脈沖電路用555定時器也很快就解決了，最難的應該屬于開關的控制電路，怎樣才能讓它們達到設計要求？我們苦想了很久也沒答案，后來又只好上網(wǎng)搜集資料，看看有沒有類似案例，確實很有收獲，最終把開關電路也搞定,設計就基本完成。當時收獲的不僅僅是一份喜悅，更多的是自信！</p><p&g

29、t;　　接下來的安裝調(diào)試過程是考驗我們耐心與細心的了！我們組有六人，選了其中一位同學的電路進行安裝。首先安裝過程進行得比較順利，可是當接完所有的線發(fā)現(xiàn)沒有得到仿真的結果，用邏輯試電筆進行檢測時發(fā)現(xiàn)理論上本來應該是高電平的節(jié)點卻出現(xiàn)低電平，應該是低電平的地方卻是高電平。后來又因為組員之間在這個問題上出現(xiàn)點小分歧，最終導致連線失敗，這是這次課程設計最大的遺憾?？梢妶F隊合作精神的有時就是成敗的關鍵。</p><p>　

30、　經(jīng)過這次課程設計，讓我對前面的路有了更多的信心，因為在這個過程中，我學到了不少實用的東西。我們在學習理論知識的同時還要努力培養(yǎng)自己的動手操作能力，對于通信工程的我們更是如此，通過這次課程設計我也看到了自己的差距，今后會努力提高自己的動手操作能力，以求真正領會機械專業(yè)里邊的各種知識，為將來的工作打下良好的基礎。</p><p><b>　　八 元器件清單</b></p>&l

31、t;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.《新編555集成電路應用800例》 陳永甫主編 電子工業(yè)出版社 2000 年；</p><p>　　2.《電子電路實驗及仿真》 路勇主編 北京交通大學出版社 2004年。</p><p>　　3.《實用電子電路設計與制作》 劉修文主編 中國電力出版社 2005年；&