汽车尾灯控制电路

汽车尾灯控制电路 课程 设计题目:汽 车 尾 灯 控 制 电 路 系 别:应用电子与通信技术系 班 级: 0892312 学生姓名: 郑 俊 杰 指导教师: 王 朋 成 绩: 年 月 日 课 程 设 计 任 务 书 课程设计题目 汽车尾灯控制电路 技术指标: 1、正常行驶时，发光二极管熄灭，扬声器 无声; 2、汽车右转时，右侧3个发光二极管按走 功能 马灯顺序点亮，同时扬声器发声; 技术指标 3、汽车左转时，左侧3个发光二极管按走 马灯顺序点亮，同时扬声器发声; 4、汽车刹车时，发光二极管闪烁，扬声器 无声。 工作量 120学时(3周) 1、 分析题目的功能要求，查找和分析参考资料。 (0.5天) 2、 画出电路原理图，分析电路原理图和列出元 器件表。(2天) 工作 3、 购买元器件。(0.5天) 4、 安装并调试电路。(8天) 5、 撰写课程设计说明书。(3天) 6、 课程设计答辩。(2天) 指导教师评语 年 月 日 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 目录 第1章 绪论………………………………………………………1 1.1 设计要求…………………………………………………1 1.1.1 设计题目和设计指标………………………………1 1.1.2 设计功能……………………………………………2 第2章 电路的方框图……………………………………………3 2.1 电路的方框图……………………………………………3 第3章 单元电路设计、参数计算和器件的选择………………4 3.1 秒脉冲电路的设计………………………………………4 3.2 三进制计数器电路的设计………………………………5 3.3 显示驱动电路的设计……………………………………6 3.4 开关控制电路的设计……………………………………8 3.5 发生电路的设计…………………………………………9 6 尾灯状态显示电路的设计………………………………9 3. 第4章 整机电路的工作原理……………………………………10 4.1 工作原理…………………………………………………10 4.2 整机电路图………………………………………………10 第5章 电路的组装调试…………………………………………11 5.1 电路的调试………………………………………………11 5.2 合理布局…………………………………………………11 结论…………………………………………………………………12 收获和体会…………………………………………………………13致谢…………………………………………………………………14 参考文献……………………………………………………………15 附录1 ………………………………………………………………16 附录2 ………………………………………………………………17 0 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 第1章 绪论 伴随现代电子技术的发展，人们正处于一个信息时代，每天要从周围的环境中获取大量信息。例如，电视、广播、媒体等为人们报到世界范围内发生的各种事情。这些信息通常是通过我们的感觉器官(眼、耳等)进入大脑，并被储存下来，以作进一步分析。数字电子技术几乎应用于每一电子设备或电子系统中。所以，掌握或具有一定的数字电子技术对我们工科大学生来说是至关重要的。 此次课程设计接近现实应用，将我们在课堂上的理论知识运用到实际生活当中。在设计的过程中，需要我们对理论知识理解透彻，对所需的各种电子器件熟悉以及具有化繁为简的总设计思想。电子产品要求原理简单，造价成本低。 汽车尾灯是其运行方式的最直接表示方式，令行人或其他车辆清洗明白它将要发生的动态变化。从而避免交通事故的发生。设计此电路要求严格符合交通规则，尾灯闪亮或熄灭准确，才不会让行人或其他车辆产生误解。 经实验证明，该汽车尾灯控制电路设计方法合理，简单易行，成本低，安全使用等特点，具有推广价。 1.1 设计要求 汽车左转弯、右转弯、刹车时、发声，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以用74LS138译码器对输入的信号进行译码，从而得到一个低电平输出，用发光二极管模拟使控制尾灯按要求点亮。 1.1.1 设计题目和设计指标 设计题目:汽车尾灯控制电路 设计指标:1(汽车正常行驶时，所有二极管灯灭，蜂鸣 器无声。 2(汽车左转时，左侧三个二极管按走马灯循 环点亮，同时蜂鸣器发声。 3(汽车右转时，右侧三个二极管按走马灯循 环点亮，同时蜂鸣器发声。 4(刹车时，所有二极管闪烁，蜂鸣器无声。 1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 1.1.2 设计功能 设计一个汽车尾灯控制电路，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟)，当在汽车正常运行时指示灯全灭，蜂鸣 灯顺序点亮(D7D8器无声;在右转弯时，右侧3个指示灯按走马 ?D9D10?D11D12?D7D8)同时蜂鸣器发生，时间间隔0.5S(采用555多谐振荡器);在左转弯时，左侧3个指示灯按走马灯顺序点亮(D1D2?D3D4?D5D6?D1D2)同时蜂鸣器发生;在刹车时，所有指示灯同时闪烁，蜂鸣器无声。 2 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 第2章 电路的方框图 2.1 电路整机方框图 图2-1 汽车尾灯控制电路方框图 汽车正常行驶时，所有二极管灯灭，蜂鸣器无声。汽车左转时，左侧三个二极管按走马灯循环点亮，同时蜂鸣器发声。汽车右转时，右侧三个二极管按走马灯循环点亮，同时蜂鸣器发声。刹车时，所有二极管闪烁，蜂鸣器无声。 3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 第3章 单元电路设计、参数计算和器 件的选择 3.1 秒脉冲电路的设计 方案一:由555定时器构成的多谐振荡器; 由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。 图3-1 555定时器构成的多谐振荡器 接通电源后，V经R 、R给电容C充电。由于电容上电压CC12 不能突变，电源刚接通时U555内部比较器A1输出高电平，A2C 输出低电平，即RD=1，SD=0，基本RS触发器置1，输出端Q为高电平。此时Q=O，使内部放电管截止。 当U上升到大于Vcc,3时，RD=1，SD=1，基本RS触发器C 状态不变，即输出端Q仍为高电平，当U上升到略大于2VCC,C 3时，Rn=0，SD=1，基本RS触发器置0，输出端Q为低电平。这时Q=1，使内部放电管饱合导通。于是电容C经R和内部放电2管放电，Uc按指数规律减小。 当U下降略小于Vcc,3时，内部比较器A1输出高电平，C A2输出低电平，基本RS触发器置1，输出高电平。这时，Q=0，内部放电管截止。于是C结束放电并重新开始充电。如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲，如图3-1。 4 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 脉冲产生电路555设计: 1.设计计算公式: 高电平时间: T=0.7(R+R)C 112 低电平时间: T= 0.7RC 22 占 空 比: q=T/(T+T)=(R+R)/(R+2R) 1121212(1)电阻:由于f=1.43/(R+2R)C=1Hz 12 所以选取R=0.3KΩ，R=7KΩ，C=100μF，C=0.01μF，其他电1212 阻可选为300Ω即可。 (2)电容:电容均选100μF/25V即可。 方案二:由门电路构成的多谐振荡器; 由门电路构成的多谐振荡器在此电路中，当电源电压波动时，会使振荡频率不稳定，影响尤为严重，容易受温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定性较差，不宜采用此方案。 3.2 三进制计数器电路的设计 三进制计数器的状态表3-1 表3-1 74LS76芯片的真值表 n n+1 J K QQ 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 方案一:由J-K触发器构成的三进制计数器，在电路中只需采用一片双J-K触发器74LS76芯片即可(74LS76芯片引脚图如图3-2)，因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。 方案二:由D触发器构成的三进制计数器，由两个D触发器可由一片双D触发器74LS74芯片实现(74LS74芯片引脚如图3-3)，以及74LS00与非门和74LS04非门来实现此电路。由于电路结构较之上一方案有点复杂，而且需要三个芯片(至少两个)，成本较高，因此不采用此方案。 5 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 图3-2 74LS76芯片的引脚图 图3-3 74LS74芯片的引脚图 3.3 显示驱动电路的设计 译码与显示驱动电路的功能是:在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138、6个与非门可用74LS04和6个反相器可用74LS00构成。 6 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 图3-4 74LS138芯片的引脚图 表3-2 74LS138芯片的真值表 图3-5 74LS04芯片的引脚图 7 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 图3-6 74LS00芯片的引脚图 3.4 开关控制电路的设计 开关控制电路由74LS11、74LS86、74LS04、时钟脉冲电路组成。在每种运行状态下，各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表3-3。 表3-3 汽车尾灯和汽车运行状态 开关控制 左转尾灯 右转尾灯 汽车运蜂鸣器 行状态 状态 SS D1 ~D6 D7 ~ D12 1 2 0 0 正常运灯灭 灯灭 无声 行 0 1 左转弯 按走马灯顺序灯灭 发声 循环点亮 1 0 右转弯 灯灭 按走马灯顺序发声 循环点亮 1 1 刹车时 所有尾灯同时闪烁 无声 图3-7 74LS11芯片的引脚图 8 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 图3-8 74LS86芯片的引脚图 3.5 发声电路的设计 由555定时器构成的多谐振荡器，3脚接输出(蜂鸣器)4脚受开关控制电路的控制。 (1)电阻:由于f=1.43/(R+2R)C=3Hz 12 所以选取R=1KΩ，R=47KΩ，C=0.04μF，C=0.01μF，C =100μF 12123 (2)电容:电容均选100μF/25V即可。 3.6 尾灯状态显示电路的设计 尾灯状态显示电路可由12个发光二极管和12个电阻组成，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。 9 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 第4章 整机电路的工作原理 4.1 工作原理 实现的主要功能是通过开关控制从而实现汽车尾灯的点亮方式。根据表3-4-1具体实现如下: 当SS= 00时汽车正常行驶，此时译码器不工作，译码器输1 2 出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭，当SS= 00经过异或门、与非门、非门1 2 输出为0，控制555的复位端，从而蜂鸣器无声。 当SS=01时候汽车左转，此时译码器在计数器控制下工作，1 2 显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，所以汽车尾灯的左面3个灯按照D1D2?D3D4?D5D6?D1D2……顺序循环点亮，当SS=01经过异或门、与非门、非门输出为1，控制5551 2 的复位端，从而蜂鸣器发生，由于记数脉冲是由555定时器产生的频率约为1HZ方波，所以循环点亮这个过程所需要的时间约为0.5S×4。 当SS =10时候汽车右转，此时译码器在计数器控制下工作，1 2 显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，所以汽车尾灯右面3个灯按照D7D8?D9D10?D11D12?D7D8……顺序循环点亮，当SS=10经过异或门、与非门、非门输出为1，控制5551 2 的复位端，从而蜂鸣器发生，由于记数脉冲是由555定时器产生的频率约为1HZ方波，所以循环点亮这个过程所需要的时间约为0.5S×4。 当SS=11时候汽车处于刹车状态，扬声器无声，汽车的尾1 2 灯闪烁，具体实现是此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲CP通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲CP作用下同时闪烁，SS=11经1 2 过异或门、与非门、非门输出为0，控制555的复位端，从而蜂鸣器无声。 4.2 整机电路图 见附录1。 10 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 第5章 电路的组装调试 5.1 电路的调试 组装完成电路后，电路通电应该所有发光管闪烁，但D5、D7、D8不亮，D1~D12发光而且循环闪烁，经用万用表测量D5发光管为坏管，D7、D8并没有坏，分析连线有断路或连线有错误，经检查有连线未连，74LS11经过非门后的连线其它连线相连造成干扰;仔细检查连线纠正错误后再次通电，电路正常闪烁。 5.2 合理布局 电路在安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，在此过程中我们本着以下原则: 1. 了解元件管脚功能。 2. 布线尽可能少，合理进行步线。 3. 电源线用红线，地线用黑线。 4. 布线规律有制,尽量减少交叉。 5(美观大方。 注意事项: 1( 电路板各个所用电源，地都连起来。 2( 防止接线短路。 3( 元件不可接反、接错。 4( 焊盘上不可压线。 11 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 结 论 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。 本次设计是通过查阅各种资料和我们的讨论的思考做出来的，在设计的过程中我们用到许多数电的知识。从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 12 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 收获和体会 通过此次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。现在设计作品已经做好了，自己感觉好时比较好的，虽然花了很多时间和精力，但学到了很多东西。做课程设计的时候需要参考相关的文献，因此重新把相关知识点看了几遍，增强了自己对知识的理解。在接线的过程中，经常会遇到一些问题，因此需要不断地改进设计方案，是设计出的电路更加简单，怎么让别人更容易看懂。 在课程设计期间，我努力在网上和图书馆中查阅资料，学习相关理论知识，虽然有些辛苦，但也是值得的。美中不足的是，由于初次接触设计与焊接电路，焊接技术不是很熟练，很多技能都要从零开始，芯片怎样接，怎样布线都不死很清楚，在电路的外观赏上有些不够规范。设计中基本实现了汽车在行驶过程中尾灯点亮的各种方式。 13 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 致 谢 首先感谢我的指导老师王朋老师，本次课程设计是在王老师在学习中,王老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，王老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意～ 另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结课的时候，能够将学到的只是应用到实践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。 感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。 感谢寝室的舍友，是你们三年来对我的关照使我的拥有一个良好的学习环境是我能专心学习生活。 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人答辩的各位老师表示感谢。 14 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 参考文献 [1]《数字电子技术》康华光主编 华中理工大学电子学教研室编 高等教育出版社 1999年6月第4版 [2]《电子线路设计•实验•测试》(第二版) 谢自美 主编 华中科技大学出版社 2000年7月第二版 [3]《数字集成电路设计》李哲英主编 机械工业出版社(2008-01 出版) [4]《数字逻辑与VHDL设计/VHDL与集成电路设计丛书》 (美国) 布朗等著、边计年等译 清华大学出版社 [5].屠其非.LED用于汽车尾灯的展望.光源与照明 2001(01) 6].梁恩主 著.Protel 99SE电路设计与仿真应用.北京:清华大[ 学出版社 2000 7].姚福安 著.电子电路设计与实践. 山东: 山东科学技术出版[ 社 2002 [8].康华光主编. 数字电子基础. 北京:高等教育出版社，1999 [9].杨志亮 著.Protel DXP电路原理图设计技术.山西:西北工业 大学出版社 2002 15 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 附录1 汽车尾灯控制电路的原理图 +5VR1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12300300300300300300300300300300300300D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12 +5V+5V 1312981011R17R18470470P1AP1BP1CP1DP1EP1F74LS0474LS0474LS0474LS0474LS0474LS04 132456 S1S212129911118810101313 U1AU1BU1CU1DU2CU2D74LS0074LS0074LS0074LS0074LS0074LS00 143625 P2A74LS04 +5VT4A74LS1112131221T3A2T13T674LS1381P2B100UF5553474LS864315RQY0C3114GNDVCCAY1213FMQ74LS0418BR131KY227312TRIGDISCY3+5VU2A11R1447KY474LS0010E1Y5564CVoltTHRE2Y659C2E3Y7C1670.01UF0.04UF132T543RQ+5VT3BGNDVCCR1530074LS861827T2AT2BTRIGDIS415911JR167KQQJ 1566CLKCVoltTHRCLK4C4165551412106KQQKCDSDCDSD0.01UFC532875100UF74LS7674LS76+5V+5V 16 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计用纸 附录2 元件清单 名称 规格 代号 数量 HD74LS138P T1 1 (1) 译码器 SN74LS11N T4 1 (2) 3输入三与门 NE555 T5,T6 2 (3) 555定时器 0.01uf,0.04uf,100uf C1~C5 5 (4) 电容 SN74HC86N T3 1 (5) 2输入端四异 或门 HD74ls04P P1,P2 2 (6) 非门 HD74ls00M U1,U2 2 (7) 与非门 HD74LS76AP T2 1 (8) 双J-K触发 器 R1~R18 18 (9) 电阻 1K,470， 47K,7K,300 1 (10) 万用板 大 D1~D12 12 (11) 二极管 发光二极管 17