汽车尾灯和数字钟课程设计Word文档格式.doc

1、（3）搭建硬件电路，实现汽车尾灯控制器。2. 数字钟的设计用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟，要求如下：（1）基本功能（必须实现） 计时以一昼夜（24小时）为一个周期； 采用LED显示累计时间“时”、“分”、“秒”的十进制数字显示； 具有校时功能，可在任何时候将其拨至标准时间或指定时间。（2）功能（选择实现） 可按时起闹，根据设定的起闹时间按时鸣叫，鸣叫时间为1020秒（用户可在此范围内调整）； 能进行星期显示。（3）在虚拟实验平台IVDLEP环境下完成预定功能。三、原始资料1. 数字系统逻辑设计基础实验与课程设计指导书自编四、要求的设计（调查/论文）成果1.课程设计报告

2、2.设计数字系统的仿真文件3.硬件电路功能演示。五、进程安排讲解课程设计的具体内容、要求、安排、考核方法、注意事项及相关知识，帮助学生明确任务。 1天查阅资料 1天整体方案设计，画出功能模块图 2天各模块的详细设计，画出相应逻辑电路图。 2天在指定环境下完成系统实现、调试 2天验收并提问答辩 1天撰写课程设计报告 1天六、主要参考资料1 欧阳星明数字电路逻辑设计北京：人民邮电出版社，20112 谢自美.电子线路设计实验测试（第4版）. 北京：电子工业出版社，20083 Charles H, Roth, Jr. Fundamentals of Logic DesignM.5th ed. a di

3、vision of Thomson Learning. 20044 （美）韦克利（Wakerly,J.F）著，林生等译. 数字设计原理与实践 . 北京：机械工业出版社，2003目 录1汽车尾灯控制设计11.1设计需求11.2总体设计11.3电路设计21.3.1总体电路设计21.3.2三进制计数器41.3.3译码与显示驱动电路41.4仿真电路图52数字钟逻辑电路设计62.1要求与功能62.1.1基本要求62.1.2功能设计62.3总电路图82.4各部分计数电路的设计过程82.4.1 主要芯片的功能分析82.4.2 秒、分计数器的实现92.4.3 时和星期计数器的实现92.5校时电路设计实现102

4、.5.1主要芯片说明102.5.2校时设计原理102.6仿真电路图11总结12参考文献131汽车尾灯控制设计1.1设计需求设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。假定在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，根据汽车行驶的情况，指示灯具有如下四种不同的显示模式：汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态。汽车右转弯行驶时，右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮。汽车左转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮。汽车临时刹车时，左右两侧侧指示灯处于同时闪烁状态。 1.2总体设计根据设计需求，为了区分汽车尾灯的四种不同行驶状态，引入两个控制变量K1、K0进行显示模式的控制，可列出汽车尾灯状

5、态与汽车行驶状态的关系，如表1.1所示。表1.1 汽车尾灯显示状态与汽车行驶状态的关系控制变量K1、K0汽车行驶状态左侧的3个指示灯DL1 DL2 DL3右侧的3个指示灯DR1 DR2 DR30 0正向行驶熄灭状态0 1右转弯行驶按DR1 DR2 DR3顺序循环点亮1 0左转弯行驶按DL1 DL2 DL3顺序循环点亮1 1临时刹车左右两侧的指示灯在时钟脉冲CP的作用下同时闪烁因为在汽车左、右转弯行驶时要求与之对应的3个指示灯被循环点亮，所以可用一个三进制计时器的状态控制译码器电路顺序输出控制电平，按要求以此点亮3个指示灯。假定三进制计数器的状态用Q1、Q0表示，可得出描述指示灯DL1、DL2、

6、DL3、DR1 、DR2 、DR3与开关控制变量K1、K0和计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP之间关系的功能表，如表1.2所示。表1.2 汽车尾灯控制功能表控制变量K1、K0计数器的状态Q1、Q0汽车尾灯DL1、DL2、DL3DR1 、DR2 、DR30 0d d0 0 00 10 00 11 01 0 00 1 00 0 11 01 1CP CP CP由上述功能分析可知，该汽车尾灯控制器可有尾灯显示模式控制电路、三进制计数器、译码电路、显示驱动电路和尾灯状态显示5部分组成，其结构框图如图1.1所示。图1.1 汽车尾灯控制器的结果框图1.3电路设计1.3.1总体电路设计译码与显示驱动电路的

7、控制信号分别是G、F，G与译码器74138的使能输入端G1相连接，F与显示驱动电路中的与非门的一个输入端相连接。有前面的功能分析与描述可知，G和F与开关K1、K0，以及时钟脉冲CP之间的关系如表1.3所示。图1.2 汽车尾灯控制电路的逻辑电路图表1.3 控制信号与控制变量、时钟脉冲的关系时钟脉冲CP控制信号G Fd0 CP根据上表所示的关系，可求出控制信号G和F的逻辑表达式为 G=K1 K0 F=1.3.2三进制计数器三进制计数器的状态如表1.4所示。采用JK触发器作为存储元件，则可设计出的逻辑电路图如1.3所示。表1.4 三进制计数器的状态表 现态 Q1 Q0次态 Q1n+1 Q0n+1 图

8、1.3三进制逻辑电路图1.3.3译码与显示驱动电路译码显示电路和驱动电路可分别用3-8线译码器74138、译码显示器、6个与非门和6个指示灯构成。译码器74138的输入端A2、A1、A0分别接K1、Q1、Q0.当图中G=F=1、K1=0时，对应计数器状态Q1、Q0为00、01、10，译码器数去!Y0、!Y1、!Y2依次为0，使与指示灯R1、R2、R3相连的与非门输出依次为高电平，从而使指示灯按R1、R2、R3的顺序依次被点亮，示意汽车右转弯；当图中G=F=1、K1=1时，对应计数器状态Q1、Q0为00、01、10，译码器数去!Y4、!Y6依次为0，使与指示灯L1、L2、L3相连的与非门输出依次

9、为高电平，从而使指示灯按L1、L2、L3的顺序依次被点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0、F=1、译码器输出全为1，使与指示灯相连的与非门输出依次为低电平，从而使指示灯全部熄灭示意汽车正向转弯；当图中G=0、F=CP，所有指示灯随CP的频率闪烁，示意汽车的临时刹车。从而实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。1.4仿真电路图2数字钟逻辑电路设计2.1要求与功能2.1.1基本要求简述：数字字电子钟是一种用数字显示星期、时、分、秒的计数装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确，无机械传动等优点，因而得到了广大的应用：小 到人们的日常生活的电子表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数字电子钟。设计任务：

10、设计一个具有整点报时功能的数字钟要求：1、设计一个有“星期”、“时”、“分”、“秒”显示且有校时功能的数字钟。2、有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间3、画出框图和逻辑电路图。2.1.2功能设计计时功能：要求准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。星期的显示器为“日1 2 3 4 5 6”，小时的计时要求为24进制。校时功能：当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间（简称校时）。校时是数字钟应具备的基本功能，一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。对校时电路的要求是：在星期校正时不影响时、分和秒的正常计数；在小时校正时不影响星期、分和秒的正常计数；在分校正时不

11、影响星期、秒和小时的正常计数；在对秒校时时不影响星期、时和分的正常计数。校时方式是通过开关控制选择出要校准的显示器，手动输入单脉冲对校时电路校准 。2.2电路组成框图图2.1电路组成框图数字钟电路是一个典型的数字电路系统，其由星期、时、分、秒计数器以及校时和显示电路组成。其主要功能为计时、校时。利用7进制、60进制和24进制递增计数器子电路构成数字钟系统，由2个60进制同步递增计数器完成秒、分计数，由24进制同步递增计数器完成小时计数，由7进制同步递增计数器完成星期计数。秒、分、时、星期之间采用同步级联的方式。2.3总电路图图2.2 数字钟的逻辑电路图S为自动和校时功能开关，当开关处于自动时，

12、整个电路有1HZ的方波信号控制，即整个数字钟自动计时。当开关处于校时时，电路处于校时状态，且秒计数器清零，星期、时、分计数器根据74LS155分配器控制。2.4各部分计数电路的设计过程2.4.1 主要芯片的功能分析74LS00二输入端四与非门，74LS10三输入端三与非门，74LS27三输入三或非门。74LS161是四位二进制加计数器，具有同步预置、异步清零、二进制计数及数据保持等功能。当异步清零端MR为0时，无论输入端输入何种状态，输出端Q3、Q2、Q1、Q0均为0，也即异步清零。当异步清零端MR为1，同步预置控制信号LOAD为1，且计数控制端ENT、ENP均为1时，时钟输入端CLK收到一个

13、，输出端Q3Q0就加1，实现二进制计数器的功能。2.4.2 秒、分计数器的实现 图2.3模60计数器的设计原理 分和秒计数器都是一个模60的计数器。右边计数器Q3、Q2、Q1、Q0从0000到1001正常计数，当Q3、Q2、Q1、Q0为1010时，Q3、Q1同为1，经过一个与非门后，输出0，RD=0，计数器清零，从而右边的计数器实现了模10的计数功能。左边计数器Q3、Q2、Q1、Q0从0000到0101正常计数，当Q3、Q2、Q1、Q0为0110时，Q2、Q1同为1，经过一个与非门后，输出0，RD=0，计数器清零，从而右边的计数器实现了模6的计数功能。由于左边计数器实现模6的功能，右边计数器实

14、现模10的功能，两个计数器的译码显示器就实现模60的分、秒计数功能。2.4.3 时和星期计数器的实现 图2.4 模24的时计数器设计原理 图2.5模7的星期计数器设计原理时计数器为24进制，右边计数器是一个模10的计数器。当左边计数器的Q1输出为1，右边计数器Q2输出为1时，此时连接两个计数器见的与非门的输出为0，从而使得两个计数器同时清零，即实现模24的计数功能。星期计数器为7进制，计数器的输出端Q3、Q2、Q1、Q0从0000到0110正常计数，当输出0111是，Q2、Q1、Q0经过一个三输入的与非门是的，计数器的RD为0，即异步清零，从而实现了模7的计数功能。由于日常习惯，星期显示是“日

15、1 2 3 4 5 6”，所以将Q3、Q2、Q1、Q0输出端中的Q2、Q1、Q0接到一个三输入的或非门中，也即将输出状态中的0000改为1000，状态1000的在译码显示电路中显示为“8”，与“日”相近。2.5校时电路设计实现2.5.1主要芯片说明74LS08二输入四与门74LS155二四分配器，G1使能端，低电平有效，A、B控制输出端，C1输入端，Y3、Y2、Y1、Y0为输出端。2.5.2校时设计原理当开关处于校时时，且秒显示器的两个计数器清零。此时74KS155的分配的使能端G1处于低电平，当AB为01是，输入端C1接通输出端Y1，通过按动单脉冲可以给分计数器脉冲，即对分计数器校准；当AB

16、为10是，输入端C1接通输出端Y2，通过按动单脉冲可以给时计数器脉冲，即对时计数器校准；当AB为11是，输入端C1接通输出端Y3，通过按动单脉冲可以给星期计数器脉冲，即对星期计数器校准。2.6仿真电路图总结经过这次实习，学到了很多东西，锻炼了自己的能力，熟悉了虚拟平台的操作、实物平台的工作原理。作为信息时代的大学生，仅会操作鼠标是不够的，对原理的理解和电路的设计能力也非常重要。之前的学习几乎都是理论性的，经过这次实习对很多器件的功能有了更深的了解。虽然由于不熟悉软件在一开始遇到了很多问题,但经过自己耐心的反复琢磨，去图书馆查阅资料，最终成功仿真了汽车尾灯控制电路、数字钟电路，在试验箱上成功搭建

17、出汽车尾灯的实际电路。总的说来自己有如下收获：1.对虚拟实验平台有了初步的系统了解，例如平台上有芯片的介绍，芯片引脚的分布。2.对自己的动手能力是个很大的锻炼。虽然在实习中遇到困难，但是通过自己认真分析，查阅资料，与老师一起探讨，问题还是能被解决。3.对于一些没有学习过的芯片，首先不用感到陌生，只要了解了其结构功能，就能在虚拟平台上正确的连线。例如74LS161和74LS155，这两款芯片在以前的学习中根本就没有见过，通过查阅资料知，74LD161是一个模16的计数器，将它准确地与一个二输入与非门相连接可以分别组成一个模6、模10的计数器（用于分、秒计时）；将它与一个三输入的与非门相连接可以组

18、成一个模7计数器（用于星期计时）。74LS155是可以作为一个二四分配器使用，可以将输入的信号分别对分计数器、时计数器、星期计数器校时。在实习中，提高了自己解决问题的能力。虽然在实习中会遇到难题，但是通过老师、同学的帮忙，认真查阅资料，很多问题得到解决，这不仅让我学习到知识，同时也使自己的理解能力有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习向， 强化了专业知识，更好的掌握数字电路这门课程。参考文献2 李维.数字电路课程设计及实验.大连：大连理工大学出版社，2008.3 陶洪.数字电路设计与项目实践.北京：清华大学出版社，2011.12课程设计成绩评定表成绩评定项 目比例得 分平时成绩（百分制记分）30%业务考核成绩（百分制记分）70%总评成绩（百分制记分）100%评定等级优 良 中 及格 不及格指导教师（签名）：20 年 月 日