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汽车尾灯控制电路课程设计报告

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丑小鸭33 发表于 2017-6-8 15:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
我们做的数电的课程设计,汽车尾灯,分享给大家
课程设计报告

设计题目:汽车尾灯控制电路的设计

班    级: 计算机1405

学    号: 20143735

姓    名: 相*莹

指导教师: 马*



摘  要

              一个以“汽车尾灯控制电路的设计”为主题的数字电子技术课程设计。

            

其设计任务是设计一个汽车尾灯控制电路,在芯片型号均不限的情况下实现对汽车尾灯显示状态的控制。电路大致由控制电路、振荡电路、计数器、显示电路等模块组成。

              设计任务分为基本设计任务和扩展设计任务两种。

在左右各三个指示灯的基础上,实现汽车运行的基本五种情况,即 :正常行驶,左、右转向,临时刹车和倒车。并有拓展的转向同时刹车,数字显示运行状态编号等设计任务也同样实现。

实验中核心集成芯片为74LS86,74LS138,74LS161,555定时器。用于实现控制电路的几大模块功能。

              在实际操作之前,通过Multisim 13仿真实现了所设计的电路图。

实际操作中根据实验室提供的电子技术综合实验仪及基础集成芯片(移位寄存器,555定时器等)实现了之前的模型设计。




目    录


摘要1

1章 概述1

2章 课程设计任务及要求3

    2.1 设计任务3

    2.2 设计要求3

3章 系统设计5

    3.1方案论证5

    3.2 系统设计6

        3.2.1 结构框图及说明6

        3.2.2 系统原理图及工作原理6

3.3 单元电路设计                                                                                                                                                                                     7

    3.3.1 单元电路工作原理                                                                                                                                            7

              3.3.2 元件参数选择                                                                                                                                                          11

4软件仿真13

4.1 仿真电路图                                                                                                                                                                                      13

4.2 仿真过程及结果                                                                                                                                                                        13

5安装调试15

5.1 安装调试过程                                                                                                                                                                                      15

5.2 故障分析                                                                                                                                                                                                    15

6结论             16

7使用仪器设备清单16

参考文献18

收获、体会和建议19





1概述

              当今社会中汽车已经是不可缺少的基本交通工具之一。在保证了交通效率的同时,其安全性能的重要性当被最先考虑。最为汽车重要的安全部件,汽车照明和信号装置是汽车上必不可少的装置。

              有人曾经统计过,在有关汽车的105项欧洲法规中有36项是直接与汽车照明和信号装置有关的。

              而在汽车的各种信号灯中,尾灯的作用尤为重要。与行车安全有着十分密切的关系。它的存在极大的减少了交通事故的发生。汽车尾灯的实际价值不可估量。

              如何设计汽车尾灯控制电路,其实并不是很难。虽然其设计花样百出,但其本质和所学的数字电路和模拟电路知识息息相关。如果能够掌握这方面的知识,对我们加深对基础知识的理解有非常大的帮助。


              本次数字电子技术课程设计主题为“汽车尾灯控制电路的设计”。

              其设计任务是设计一个汽车尾灯控制电路,在芯片型号均不限的情况下实现对汽车尾灯显示状态的控制。

              作为数字电子技术和模拟电子技术课程的重要组成部分,此有利于帮助我们进一步理解课程内容,藉由汽车尾灯这样一个与我们日常生活息息相关的实践课题,培养我们的分析设计和实际动手能力。

              本次课程设计任务分为基本设计任务和扩展设计任务两种。

在左右各三个指示灯的基础上,实现汽车运行的基本五种情况,即:正常行驶,左、右转向,临时刹车和倒车。

与此同时,拓展任务中包含了转向同时刹车,数字显示运行状态编号等设计任务供选择。

              在本次课程设计中,根据实验室提供的电子技术综合实验仪及基础集成芯片(移位寄存器,555定时器等)若干,成功完成了基本和扩展设计任务。在实际操作之前,通过Multisim 13仿真实现了所设计的电路图,并最终在实验室完成了实际的模型设计,通过了老师的验收。


              在此特别感谢两位指导老师在整个过程中对我的帮助,以及同学的帮助,使得我能顺利完成此次课程设计。

第2章 课程设计任务及要求

2.1 设计任务

设计一个汽车尾灯控制电路,实现对汽车尾灯显示状态的控制。


  • 基本设计任务:

设计汽车尾部有左、右两侧各3个指示灯(用发光二极管模拟),根据汽车运行情况,设计电路满足指示灯以下五种不同的状态:

  • 汽车正常行驶时,汽车尾部左右两侧的指示灯不亮状态;
  • 汽车右转弯行驶时(同时启动计时系统),右侧3个指示灯按右循环顺序点亮,左侧的指示灯全灭;
  • 汽车左转弯行驶时(同时启动计时系统),左侧3个指示灯按左循环顺序点亮,右侧的指示灯全灭;
  • 汽车临时刹车时,所有指示灯同时处于闪烁状态。
  • 倒车时,尾部左右两侧各一个灯处于闪烁状态。
  • 系统时钟均使用555定时器设计实现的秒脉冲。

2.扩展设计任务:

  • 右转弯刹车时,右侧的三个尾部灯顺序循环点亮,左侧的灯全亮;左转弯刹车时,左侧的三个尾部灯顺序循环点亮,右侧的灯全亮。
  • 用七段数码管显示汽车的七种工作状态,即正常行驶、刹车、右转弯、左转弯、右转弯刹车、左转弯刹车和倒车等功能。
  • 自主设计。

2.2 设计要求

设计提示及参考电路

  • 利用计数器74LS93,74LS160,74LS161,74LS190以及译码器74LS138设计状态控制器。
  • 利用移位寄存器74LS194设计实现左右侧指示灯顺序循环点亮。
  • 利用555定时器设计秒脉冲发生器,参考电路图详见85页。

实验室仪器设备与元器件:

  • 电子技术综合实验仪
  • 集成芯片:74LS00、74LS04、74LS86、74LS10、74LS138,74LS161、74LS190、555定时器等。

调试、验收及设计报告要求

  • 按照设计任务提出设计方案,画出逻辑图,列出元器件清单。
  • 在电子技术综合实验仪上连接电路。
  • 电路安装与调试,检验、修正电路的设计方案,记录实验现象。
  • 在电路调试的过程中出现的问题以及你是如何排除故障的?
  • 编写课程设计报告,总结收获及体会。

第3章 系统设计

3.1 方案论证

方案一:利用计数器,移位寄存器及555定时器

              分别使用二进制编码对应不同的状态。在此至少有五种状态,因此选择三位二进制码,也就是:000,001,010,011等。

              基本原理为利用控制电路影响多谐振荡器产生的频率。这样的方式为运行状态多样性提供了可行性。

              其基本工作原理图如下:

1.001.jpg 图3-1 工作原理框图

方案二:用JK触发器或D触发器构成三进制计数器,完成上述几种状态的循环。再由逻辑电路转换。原理如下:

设:计数器输出的两位信号从高位到低位分别是 1.002.jpg ,输出的信号为ZYX;

1.003.jpg 1.004.jpg 1.005.jpg 1.006.jpg ,输出信号ZYX便可产生右转或左转信号;

设74LS10的输出为F,74LS86的输出为G,设译码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E1相连接,F与显示驱动电路中与非门的一个输入端(作为显示驱动电路的使能端)相连接。


方案三:利用单片机实现。

              通过单片机实现对LED的控制简单易行,而且稳定性很高。可以很容易的控制LED的闪烁方式,通过独立按键来模拟左右转及刹车,并给单片机产生外部中断。故此电路可以使用单片机来实现。但此不在知识范围之内。

分析:

              方案一相比较与其他方案,思路简单清晰,电路稳定,因此选择方案一。

3.2 系统设计
3.2.1  结构框图及说明
1.007.jpg 图3-2 尾灯控制电路原理结构框图

              如图所示,控制电路分为开关控制电路,脉冲电路,译码电路,尾灯显示电路及状态显示电路等。




      • 系统原理图及工作原理

1.008.jpg

图3-3 系统原理结构框图

              工作原理:开关作为直接控制部分,对驱动控制和移位寄存部分直接产生主观影响。脉冲发生信号作为尾灯驱动的原始信号在受到驱动控制和移位寄存的反馈后,有选择性的对尾灯进行信号输出,产生闪烁或熄灭的状态。

3.3单元电路设计
3.3.1单元电路工作原理
3.3.1.1 时钟脉冲产生电路

1.009.jpg

图3-4 时钟脉冲产生电路

其原理:

0.png

(附件中有完整内容)


通过上述分析可知,电容充电时,定时器输出 1.017.jpg ,电容放电时, 1.040.jpg 0,电容不断地进行充、放电,输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入,却能输出矩形波,

其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。

1.041.jpg

图3-5

由图3-5可知,振荡周期 1.042.jpg 1.043.jpg 为电容充电时间, 1.044.jpg 为电容放电时间。

充电时间 1.045.jpg                   

放电时间 1.046.jpg

矩形波的振荡周期 1.047.jpg

因此改变 1.020.jpg 1.021.jpg 和电容C的值,便可改变矩形波的周期和频率。


3.3.1.2 序列信号发生器

1.048.jpg    图3-6 74LS161

从74LS161功能表中可知,当清零端CR=0,计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全0,为异步复位功能。当CR=1且LD=0时,在CP信号上升沿作用后,74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3,D2,D1,D0的状态一样,为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=1,CP脉冲上升沿作用后,计数器计数,合理应用计数器的清零功能和置数功能,74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。


3.3.1.3 汽车尾灯控制电路
1.049.jpg
图3-7 汽车尾灯控制电路

3.3.1.4 开关控制电路

1.050.jpg

图3-8 开关控制控制电路

3.3.2元件参数选择

根据多次模拟得到的结果,并参考模拟计算值,将555 的参数设置为:

R1 = 28.86kΩ;

R2 = 57.72kΩ;

C = 10μF.

详细如下图:

1.051.jpg

图3-8 555定时器相关参数设置图

4软件仿真


4.1 仿真电路图

经过多次调整,得到最终的模拟仿真图如下:

1.052.jpg

图4-1 汽车尾灯控制电路仿真电路图

4.2仿真过程及结果

通过改变K0,K1,K2开关的闭合情况,得到对应编码的车辆运行状态下,尾灯的状态。得到功能表如下:

状态编码

K2

K1

K0

状态

0

0

0

0

正常

1

0

0

1

正常

2

0

1

0

左转

3

0

1

1

左转,刹车

4

1

0

0

右转

5

1

0

1

右转,刹车

6

1

1

0

刹车

7

1

1

1

倒车


表4-1 汽车尾灯控制电路功能表

详细说明如下:

  • 状态0和1

汽车正常行驶时,汽车尾部左右两侧的指示灯不亮状态;

  • 状态2

汽车左转弯行驶时(同时启动计时系统),左侧3个指示灯按左循环顺序点亮,右侧的指示灯全灭;

  • 状态3

左转弯刹车时,左侧的三个尾部灯顺序循环点亮,右侧的灯全亮。

  • 状态4

汽车右转弯行驶时(同时启动计时系统),右侧3个指示灯按右循环顺序点亮,左侧的指示灯全灭;

  • 状态5

右转弯刹车时,右侧的三个尾部灯顺序循环点亮,左侧的灯全亮.

  • 状态6

汽车临时刹车时,所有指示灯同时处于闪烁状态。

  • 状态7

倒车时,尾部左右两侧各一个灯处于闪烁状态。

5安装调试


5.1 安装调试过程

根据仿真电路图,简单改装后将电路连至电子技术综合实验仪上。

其中:

              或非门,或门,与门,非门共同使用几个有相应功能的集成电路。

过程:




        • 从开关电路开始;
        • 完成555定时器的参数设置,并连接开关电路;
        • 测试555定时器的脉冲信号;
        • 完成74LS161的连接;
        • 完成两个74LS138的连接;
        • 完成尾灯控制电路;
        • 最后检测。

5.2故障分析


              在完成电路连接之后,发现出现单侧灯三个灯常亮的情况。

            

              再排除线路连接错误,以及线路设计错误之后,使用高低电平判断的方法对相应元件进行测试。

              测试中,很快便确定元件(集成电路)本身没有问题。

              进一步测试后,断定是两根导线断路所致。

6结论

仿真演示和实物制作最终完全实现了本次课程设计要求的功能。

总体来说课程设计比较圆满。

设计尾灯控制电路方案繁多,在最终决定设计方案时,比较了诸多方案的优劣简易程度,并对其进行了分析,因此也对数电里的基本时序电路和组合逻辑电路的知识进行了复习与深入理解,进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解,提高了我们的逻辑分析能力,使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的提高。

课设比较简单,方法也多种多样,如何在网上筛选方案并在理解其原理的基础的在改动一些电路,对我也是种挑战与提高;面对不知道的知识,芯片及技术,如何从网络上或者论坛上找到自己所需的也是一种学习的过程;在查找资料的过程中,认识到了数电的重要性与不可替代的应用。

第7章 使用仪器设备清单

仿真实验设备:

1.053.jpg

实物实验设备:


名称
数量
参数及其备注
74LS138
2

555定时器
1

74LS161
1

74LS10
2
3输入与非门
74LS00
4
2输入与非门
碳膜电阻
6
200Ω  1/4W
碳膜电阻
6
10KΩ   1/4W
电解电容
2
5V    10μF
导线
若干

74LS32
2
2输入或门
万用表
1

电子技术综合实验仪
1




参考文献

[1]李景宏,马学文.电子技术实验教程.沈阳:东北大学出版社.2002

[2]王永军,李景华编著.数字逻辑与数字系统.北京:电子工业出版社,2002

[3]高吉祥,易凡编著.电子技术基础实验与课程设计.北京:电子工业出版社,2002

[4]陈大钦编著. 电子技术基础实验. 北京:高等教育出版社,2000

[5] 吴有宇.数字电子技术基础.北京,清华大学出版社,2009

[6] 谢自梅..电子线路设计.武汉:华中科技大学出版社,2000

[7] 王志功.集成电路设计基础.北京,电子工业出版社,2004



收获、体会和建议

通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真挚,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。

设计让我感触很深。

通过这次课程设计,掌握了数字基本仪器仪表的使用方式及其74系列的部分芯片的使用,熟悉了电子设计的一般步骤和方法;科研过程的艰辛和思考对科研的重要性,及其如何提高实际解决问题的能力和水平,掌握了自主查询资料,身体力行解决问题的能力。也了解了所学课程在实际生活中的应用。

在此次课程设计中不仅培养了独立思考、动手操作的能力,其他各种其它能力上也都有了提高。更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法。而这也是之后最让我们受益匪浅的。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后,不管有多苦,我想我们都能苦中作乐。

最后,要在此感谢肖平,杨丹两位老师对我的悉心指导,让我能克服一个又一个困难,最终完成设计。也要感谢我的几位同学,他们的无私帮助让我能充分领悟课堂知识的精髓所在。在此祝你们身体健康,万事如意!


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123abcde 发表于 2017-7-1 12:12 | 显示全部楼层
为什么我照着你这个仿真出来是错的?楼主确定这是对的?
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NiceBlueChai 发表于 2018-6-30 09:27 | 显示全部楼层
借鉴一下,希望我的课程设计一次性过了吧
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zzzccc929 发表于 2018-7-7 02:12 | 显示全部楼层
仿真不出来呀,和预期不一样的
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zzzccc929 发表于 2018-7-7 02:13 | 显示全部楼层
仿真不出来呀,和预期不一样的
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长安feng 发表于 2018-7-13 02:21 | 显示全部楼层
可以的
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童邂逅 发表于 2019-1-7 15:56 来自手机 | 显示全部楼层
我弄的也不对呢,电路和你发的对照了好久,也是做不出不来呢
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