汽車尾燈控制電路設(shè)計

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流汽車尾燈控制電路設(shè)計.精品文檔.畢業(yè)設(shè)計論文作 者： 學(xué) 號： 系 部： 電 子 信 息 學(xué) 院 專 業(yè)： 設(shè)計題目： 汽車尾燈控制器的電路設(shè)計 指導(dǎo)教師： 評閱老師： 完成時間： 2010 年 3 月 29 南京題目：汽車尾燈控制器的電路設(shè)計摘要：電子技術(shù)分為模擬電子技術(shù)與數(shù)字電子技術(shù)兩大類。模擬信號指在時間和數(shù)值上都是連續(xù)變化的信號；數(shù)字信號指在時間上和數(shù)值上都是離散的信號。處理模擬信號的電路稱為模擬電路（analogcircuit），處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字電路（digitalcircuit）。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)成為發(fā)展

2、最快的技術(shù)之一。資料顯示：以18個月為周期，數(shù)字電路器件的性能就要提高一倍。數(shù)字技術(shù)的普及推廣，標(biāo)志著信息化社會的到來。數(shù)字電路的主要特點(diǎn)有：（1）采用二進(jìn)制數(shù)，電路中只有0和1兩種對立的狀態(tài)存在。電路結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、分析方便、抗干擾能力強(qiáng)。（2）在數(shù)字運(yùn)算的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算與比較，應(yīng)用廣泛；隨著電路中數(shù)字位數(shù)的增加，運(yùn)算精度相應(yīng)提高，可進(jìn)行較高精度的運(yùn)算。（3）與模擬電路分析方法不同：模擬電路以分析微弱信號的放大、變換為主；數(shù)字電路以分析輸入、輸出信號的邏輯關(guān)系為主。關(guān)鍵詞：汽車尾燈，控制器，模擬汽車尾燈控制器的電路設(shè)計目     

3、; 錄1 緒論. 32 功能描述.   32.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系 32.2汽車尾燈控制器功能描述. 4 2.3汽車尾燈控制器的VHDL程序?qū)崿F(xiàn). 53 單元電路設(shè)計. 113.1秒脈沖電路的設(shè)計. 113.2開關(guān)控制電路的設(shè)計. 123.3三進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計 133.4譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計 153.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計 164 電路總圖. 164.1汽車尾燈控制器電路的工作原理 164.2參數(shù)計算與器件選擇. 175 元器件清單. 176 設(shè)計體會及建意. 18 致謝及參考文獻(xiàn). 20。1緒論課程設(shè)計作為數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)課程的重要組

4、成部分，目的是一方面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的方法，增加集成電路應(yīng)用知識，培養(yǎng)我們的實(shí)際動手能力以及分析、解決問題的能力。    另一方面也可使我們更好地鞏固和加深對基礎(chǔ)知識的理解，學(xué)會設(shè)計中小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，獨(dú)立完成調(diào)試過程，增強(qiáng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高電路分析和設(shè)計能力。通過實(shí)踐引導(dǎo)我們在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。    通過設(shè)計，一方面可以加深我們的理論知識，另一方面也可以提高我們考慮問題的全面性，將理論知識上升到一個實(shí)踐的階段。設(shè)計是工科學(xué)生面對的重要課題，

5、經(jīng)歷這個過程才能真切感受到工科的魅力，拉近與生產(chǎn)的距離。2功能描述2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系    為了區(qū)分汽車尾燈的4種不同的顯示模式，需設(shè)置2個狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)K1和K0進(jìn)行顯示模式控制，可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系，如表2.1所示。  表2.1汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)控制  汽車運(yùn)行狀態(tài) 右轉(zhuǎn)尾燈 左轉(zhuǎn)尾燈 K1     K0  D1 D2 D3  D4 D5 D6 0 

6、     0 正常運(yùn)行 燈滅 燈滅 0      1 右轉(zhuǎn)彎 按D1、 D2、 D3順序循環(huán)點(diǎn)亮 燈滅 1      0 左轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D4、D5、D6順序循環(huán)點(diǎn)亮 1      1 臨時剎車 所有尾燈同時閃爍 2.2汽車尾燈控制器功能描述 

7、60;  在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時由于3 個指示燈被循環(huán)順序點(diǎn)亮，所以可用一個三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平，按要求順序點(diǎn)亮3個指示燈。設(shè)三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)用Q1和Q0表示，可得出描述指示燈D1、D2、D3、D4、D5、D6與開關(guān)控制變量K1、K0，計數(shù)器的狀態(tài)Q1、Q0以及時鐘脈沖CP之間關(guān)系的功能表如表2.2所示（表中指示燈的狀態(tài)“1”表示點(diǎn)亮，“0”表示熄滅）。    根據(jù)以上設(shè)計分析與功能描述，可得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖。整個電路可由秒脈沖電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制電路、譯碼與顯示驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示5部分組成。表2.2汽車尾燈

8、控制器功能表控制變量K1 K2 計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0 汽車尾燈   D1   D2   D3 D4   D5   D6 0   0 d      d 0    0    0 0    0    0 0  

9、; 1 0      00      11      0 0    0    00    0    00    0    0 1    0    00  

10、60; 1    0 0    0    1 1   0 0      00      11      0  0    0    10    1    01   

11、; 0    0 0    0    00    0    00    0    0 1   1 d      d cp    cp   cp cp    cp   cp

12、        2.3汽車尾燈控制器的VHDL程序?qū)崿F(xiàn)1. 汽車尾燈控制器實(shí)體設(shè)計程序LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY QWK IS PORT(LH, RH，JMH，CP:IN std_logic; LD，RD:OUT std_logic); END QWK;2. 汽車尾燈控制器結(jié)構(gòu)體設(shè)計程序ARCHITECTURE QWK_arc OF QWK IS type state_TYPE is (QA,QB,QC,QD); SIGNAL current_state:state_

13、TYPE:=QA;BEGIN PROCESS(LH,RH,JMH) BEGIN WAIT UNTIL CP'EVENT AND CP=1' CASE current_state IS WHEN QA=> IF LH='1' AND RH='0' AND JMH='0' THEN current_state<=QB; ELSIF LH='0' AND RH='1' AND JMH='0' THEN current_state<=QC; ELSIF LH='0&

14、#39; AND RH='0' AND JMH='0' THEN current_state<=QA; RD<='1' LD<='1' ELSE current_state<=QD; END IF ;WHEN QB=> IF LH='1' AND RH='0' AND JMH='0' THEN current_state<=QB; RD<='1' LD<=CP; ELSE current_state<=QA; EN

15、D IF ;WHEN QC=> IF LH='0' AND RH='1' AND JMH='0' THEN current_state<=QC; RD<=CP; LD<='1' ELSE current_state<=QA; END IF ;WHEN QD=> IF JMH='1' OR (LH='1') AND (RH='1') THEN current_state<=QD; LD<=CP; RD<=CP; ELSE curre

16、nt_state<=QA; END IF ; END CASE;END PROCESS ;END QWK_arc;。3單元電路設(shè)計    3.1秒脈沖電路的設(shè)計   方案一：石英晶體振蕩器；   此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計，但由于盡量和課堂知識聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。方案二：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器；&#

17、160;   由555定時器構(gòu)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(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)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(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)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3.2開關(guān)控制電路的設(shè)計    設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯

18、示驅(qū)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(guān)控制變量，K1、K0以及時鐘脈沖CP之間的關(guān)系如表3.1所示。根據(jù)表3.1所示關(guān)系，可求出使能控制信號G和F的邏輯表達(dá)式為    表3.1  使能控制信號與開關(guān)控制變量、時鐘脈沖的關(guān)系開關(guān)控制K1 K0 時鐘脈沖CP 使能控制信號G   F 電路工作狀態(tài) 0   0 d 0   1 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(qū)動電路中的與非門輸

19、出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅） 0    1 d 1   1 汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮） 1    0 d 1   1 汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮） 1

20、0;   1 cp 0   cp 汽車臨時剎車（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖通過顯示驅(qū)動電路中的與非門作用到反相器輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖作用下同時閃爍）      根據(jù)G和F的邏輯表達(dá)式，可畫出開關(guān)控制電路。3.3三進(jìn)制計數(shù)器電路的設(shè)計    三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)表如表3.2所示。表3.2 三進(jìn)制計數(shù)器的狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)Q1  Q0 次態(tài) 0     0

21、0     11     01     1 0     11     00     0d     d  方案一：由J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器；   由于電路中只需采用一片雙J-K觸發(fā)器7476芯片即可（7476芯片引腳圖如圖3.7所示），因此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，所

22、以選用此方案。    方案二：由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器；   兩個D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器7474芯片實(shí)現(xiàn)（7474芯片引腳圖如圖3.9所示），以及7400與非門和7404非門來實(shí)現(xiàn)此電路。 由于電路結(jié)構(gòu)較之上一方案有點(diǎn)復(fù)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3.9 7474芯片引腳圖。圖3.7 7476芯片引腳圖Vcc 2CR   2D 2Ck 2St   2Q -2Q    雙D觸發(fā)器74LS

23、7414   13   12   11   10   9    8    ）                          1    2  

24、60; 3    4    5    6    7    1Cr 1D 1Ck   1St 1Q -1Q   GND 3.4譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計    譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6

25、個與非門和6個反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=1、K1=0時，對于計數(shù)器狀態(tài)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(yīng)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(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=1、K1=1時，對于計數(shù)器狀態(tài)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(yīng)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(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈

26、全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。表3.3 74LS138譯碼器的功能真值表。【74LS138譯碼器引腳圖】3.5尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計    尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個電阻組成，圖中，當(dāng)6個反相器的輸出為低電平時，相應(yīng)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。4電路總圖： 4.1汽車尾燈控制器電路的工作原理    其工作原理圖如圖4.1所示，經(jīng)過以上所述的設(shè)計內(nèi)容及要求的分析，可以圖4.1汽車尾燈控制器電路原理圖將電路分為以下幾部分：    首先，

27、通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。    其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。    最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過6個與非門，6個非門以及7410提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能4.2參數(shù)計算與器件選擇    （1）電阻：由于f=1.43/

28、(R1+2R2)C=1Hz                            (4.1)所以選取R1=0.3K，R2=7K，C1=C2=100F，其他電阻可選為100即可。   （2）電容：如上所述，電容均選100F/25V。   。5元器件清單表5.1 元器件清單名稱 規(guī)格

29、 數(shù)量 電阻 0.3K 1  7K 1  100 8 電容 100F/25V 2 開關(guān) - 2 發(fā)光二極管 LED(共陽) 6 555定時器 NE555 1 74LS00 - 2 74LS04 - 2 74LS10 - 1 74LS76 - 1 74

30、LS86 - 1 74LS138 - 1 表5.2 元器件引腳圖74ls8674ls0474ls10. 6 心得體會及建議6.1 心得體會本次課程設(shè)計是我目前收獲最大的一次課程設(shè)計。我是工學(xué)專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計是我們將來必需的技能，這次課程設(shè)計恰恰給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機(jī)會，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計對電路的仿真再到最后電路的成型，都對我所學(xué)的知識進(jìn)行了檢驗?？梢哉f，本次課程設(shè)計有苦也有甜。 設(shè)計思路是最重要的，只要你的設(shè)計思路是成功的，那你的設(shè)計已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們設(shè)計的成功打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。 制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對電路的調(diào)試要一步一步來，不能急躁，因為是在電腦上調(diào)試，比較慢，又要求我們有一個比較正確的調(diào)試方在整個電路的設(shè)計過程中，花費(fèi)時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計上，如CP脈沖的供給通斷等。在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過程很可能相當(dāng)煩瑣，有時花很長時間設(shè)計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點(diǎn)灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因。 總體來說，這次