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电子技术课程设计

计算机与信息工程系

《电子技术课程设计》

课程设计报告

专业计算机科学与技术

班级B110502

学号B********

姓名夏留强

报告完成日期2012-01-07

指导教师秦玉洁

评语：

成绩：

批阅教师签名：

批阅时间：

汽车尾灯控制器

摘要

设计一个汽车尾灯控制器，实现对尾灯显示状态的控制。

在汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（假定采用发光二极管模拟），根据运行情况，指示灯具有四种不同的显示模式：

1.汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部出于熄灭状态；2.汽车右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮；3.汽车左转弯行驶时，右侧的三个指示灯按左循环顺序点亮；4.汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。

英文摘要

AUTOMOBILETAILLIGHTCONTROLLER

ABSTRACT

Designacartaillightcontrollertorealizethetaillightdisplaystatecontrol.Intherearofthecarorsoonbothsidesofthethreelamp（assumingthelightemittingdiodesimulation）,accordingtotheoperatingconditionofthelamphasfourdifferentdisplaymodes:

1.Thecarforwarddrivingaround,onbothsidesofthelightofalloutstate;

2.Carrightturndown,ontherightsideofthethreelightaccordingtotherightcirculationorderlight;

3.Carleftturndown,ontherightsideofthethreelightpressleftcyclesequencelight;

4.Cartemporarybrake,leftorrightsideofthelightatthesametimeinascintillationstate.

前言

本课题设计一个汽车尾灯的控制电路。

该电路是用于反映汽车在运行时的状态。

汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。

当接通左转、右转、刹车和正常行驶时指示灯按照指定要求闪烁。

假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯，用发光二极管模拟，要求是汽车正常远行时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。

应用Multisim10仿真软件进行仿真实验。

主要应用到J_K触发器组合而成的三进制计数器，74LS138译码器，显示部分及逻辑门等实现仿真。

设计的目的:

1.熟悉集成电路的引脚安排；2.进一步熟悉时序电路的设计方法；3.熟悉各芯片的逻辑功能及使用方法；4.了解汽车尾灯的工作原理;5.熟悉汽车尾灯的设计与制作。

用Multisim10电路设计与仿真方法和传统方法相比，具有省时，低成本，高效率的优越性。

第1章任务和设计要求

1.1设计任务

汽车尾灯控制电路的设计，要求实现汽车左转弯、右转弯、停止等条件下尾灯的点亮与熄灭情况。

1.2设计条件

本课题设计基于强大的数字电路板仿真软件Multisim10，该软件具有电脑模拟各种电路功能，其运用各种仿真器件可达到现实器件同样的功能效果。

1.3设计要求

假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟）1、汽车正常运行时指示灯全灭；2、左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；3、右转弯时右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；4、临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。

第2章设计原理

2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

为了区分汽车尾灯的四种不同的显示模式，需要设置两个状态控制变量。

假设用开关J1和J2进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态的关系，如表1-1所示。

表1-1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

控制变量

J1J2

汽车运行状态

左侧的三个指示灯Dl1Dl2Dl3

右侧的三个指示灯Dr1Dr2Dr3

正向行驶

熄灭状态

右转弯行驶

熄灭状态

按Dr1Dr2Dr3顺序循环点亮

左转弯行驶

按Dl3Dl2Dl1顺序循环点亮

熄灭状态

临时刹车

左右路两侧的指示灯在时钟脉冲CP的作用下同时闪烁

2.2汽车尾灯控制功能描述

在汽车左右转弯时，由于3个指示灯被循环顺序点亮，所以可以用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮3个指示灯。

设三进制计数器的状态用Q1和Q2表示，可得出描述指示灯Dl1、Dl2、Dl3、Dr1、Dr2、Dr3与开关控制变量J1和J2，计数器的状态Q1和Q2以及时钟脉冲CP之间关系的功能表，如表2-1所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。

表2-1汽车尾灯控制器功能表

控制变量

J2J1

计数器状态

Q2Q1

汽车尾灯

Dl1Dl2Dl3

Dr1Dr2Dr3

000

100

010

001

010

100

000

CPCPCP

根据以上分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图2-1所示。

整个电路可以由模式控制电路、三进制计数器、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示4部分组成。

图2-1汽车尾灯控制器的结构框图

第3章各个模块设计

3.1模式控制电路

译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，G与译码器74LS138的使能端G1相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。

有总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量J1和J2，以及时钟脉冲CP之间的关系如表3-1所示。

表3-1使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系

模式控制

J1J2

时钟脉冲

使能控制信号

电路工作状态

汽车正常行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，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）

汽车右转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯ＬＥＤ１　ＬＥＤ３　ＬＥＤ５在译码器输出作用下顺序循环点亮）

汽车左转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯ＬＥＤ２　ＬＥＤ４　ＬＥＤ６在译码器输出作用下顺序循环点亮）

汽车临时刹车（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的作用下同时闪烁）

根据表4-1所示关系，可求出使能控制信号G和F的逻辑表达式为

G=/J1J2+J1/J2=J1

F=/J1/J2+/J1J2+J1/J2+J1J2CP

=/J1+/J2+J1J2CP

=/（J1J2/CP）

根据G和F的逻辑表达式，可以画出模式控制电路。

如图3-1所示。

图3-1模式控制电路

开关两端一端接高电平，一端接地（低电平）。

74LS86D与74LS138的输入控制端连接，当开关同时闭合或断开的时候，输入相同，74LS86输出为“0”，则74LS138不译码。

若两开关同时断开，则74LS04D的输出为“1”;而74LS10D接有CP脉冲，所以此时74LS00D的输出完全决定于CP脉冲;当两开关同时闭合，74LS00D输出为“1”;B开关打开;B开关闭合，A开关打开时的分析也按照上面的方法来分析实现。

3.2三进制计数器

三进制计数器的状态表如表3-2所示。

采用J-K触发器作为存储元件，则可设计出逻辑电路，如图3-2所示。

表3-2三进制计数器状态表

现态

Q1Q0

次态

Q1n+1Q0n+1

图3-2三进制计数器电路

在图3-2中CP接时钟脉冲，Q1Q0分别接译码器BA端，三进制计数电路由2个主从JK触发器构成。

第一个主从JK触发器的输出Q1端直接接入74LS138译码器的输入端，第二个主从JK触发器的输出Q0端输入也直接接入74LS138的输入端，同时，第二个主从JK触发器的另一端输出直接作为第一个主从JK触发器的J端输入，注意，Q0应比Q1的权高。

并且，两个主从JK触发器的K端输入都是接的高电平，这样就能使变化后的脉冲的周期为3，从而实现了三进制计数。

3.374LS138译码器

74LS138译码器是一种经常使用的3线8线译码器，如图所示，4、5端接地，6端接控制电路提供的控制信号，1、2、3分别第一个和第二个主从JK触发器的输出信号Q1、Q0、和控制电路的控制信号。

由于只要求有6个指示灯，所以在74LS138的输出端只接了6个端口（右转弯：

Y0Y1Y2;左转弯：

Y4Y5Y6）用以控制信号灯。

图3-374LS138D译码器封装图

图3-474LS138芯片内部结构图

A、B、C译码地址输入端

G1选通端

/（G2A）、/（G2B）选通端（低电平有效）

Y0～Y7译码输出端（低电平有效）

表3-3　74LS138功能表

输入

输出

使能端

选择端

G1/G2*

C　Ｂ　Ａ

Ｙ０Ｙ１Ｙ２Ｙ３Ｙ４Ｙ５Ｙ６Ｙ７

×　　　Ｈ

Ｌ　　　×

Ｈ　　　Ｌ

×　×　×

Ｌ　Ｌ　Ｌ

Ｌ　Ｌ　Ｈ

Ｌ　Ｈ　Ｌ

Ｌ　Ｈ　Ｈ

Ｈ　Ｌ　Ｌ

Ｈ　Ｌ　Ｈ

Ｈ　Ｈ　Ｌ

Ｈ　Ｈ　Ｈ

ＨＨＨＨＨＨＨＨ

ＬＨＨＨＨＨＨＨ

ＨＬＨＨＨＨＨＨ

ＨＨＬＨＨＨＨＨ

ＨＨＨＬＨＨＨＨ

ＨＨＨＨＬＨＨＨ

ＨＨＨＨＨＬＨＨ

ＨＨＨＨＨＨＬＨ

ＨＨＨＨＨＨＨＬ

/G2*=G2A+G2BH=高电平L=低电平×=任意

3.4译码与显示驱动

译码与显示驱动电路的作用是：

在模式控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供六个尾灯控制信号，当译码器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，译码器与显示驱动电路可用3-8线译码器74LS138、6个与非门和6个反相器构成，逻辑电路如图3-5所示。

其中译码器74LS138的输入端ABC分别接Q1Q0J1。

当G=F=1、J1=0时，计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出Y0Y1Y2依次为0，使得与指示灯ＬＥＤ１　ＬＥＤ３　ＬＥＤ５对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯Dr1→Dr2→Dr3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当G=F=1、J1=1时，计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出Y4Y5Y6依次为0，使得与指示灯ＬＥＤ２　ＬＥＤ４　ＬＥＤ６对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯Dl1→Dl2→Dl3依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当G=0、F=1时，译码器输出全为1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；当G=0，F=CP时，所有指示灯随CP的频率闪烁。

实现了四种不同模式下的尾灯状态显示。

图3-5译码显示驱动电路

第4章各状态逻辑电路图

4.1模式1仿真电路图

开关J1J2同时断开时的逻辑电路运行结果LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6依次点亮，如图4-1所示

图4-1开关J1J2同时断开

4.2模式2仿真电路图

开关J1闭合J2断开时的逻辑电路运行结果LED2、LED4、LED6依次点亮，如图4-2所示

图4-2J1闭合J2断开

4.3模式3仿真电路图

开关J2闭合J1断开时的逻辑电路运行结果LED2、LED4、LED6依次点亮，如图4-3所示

图4-3J2闭合J1断开

4.4模式1仿真电路图

开关J1J2都闭合时的逻辑电路运行结果如图4-4所示

图4-4J2闭合J1断开

4.5各个模式下的波形图

图4-5开关全断开图

图4-6　J1闭合，J2断开图

图4-7J1断开，J2闭合图

图4-8J1和J2都闭合图

4.6尾灯状态显示总逻辑电路图

图4-9总体电路图

第５章实习总结与体会

时间很快，转眼四天实习就结束了。

第一天学习了Ｍｕｌｔｉｓｉｍ１０仿真软件的安装并初步掌握了其基本使用方法；第二天就是课题的选择与设计，我选择设计的是汽车尾灯控制器，刚开始真是一筹莫展，通过在书上查资料，在网上搜资料，大致了解了设计所需的模块，及各个模块所需器件；第三天开始仿真电路的设计，基本的元件联好后，问题出来了，不知道时钟脉冲怎么找了，于是又开始搜索资料，功夫不负有心人，终于在仿真软件中找到了时钟脉冲的产生器件――函数信号发生器。

整体电路连接完了，开始调试，刚开始只是六个灯一直闪烁，两个开关Ｊ１Ｊ２不起作用，找了很长时间原来是ＪＫ触发器选错了，／Ｑ１端没有表示低电平的圈的标志，于是换了ＪＫ触发器，但电路仍不能运行，看着资料就对电路，问题终于找到了，Ｑ０端和Ｊ１端接反了，正确的应是Ｑ０和译码器的Ａ端连接，Ｊ１和译码器的Ｃ端连接。

更换两端连接后，开始试验，这次终于看到了预期的实验现象。

这次实习收获颇多，基本明白了译码器的工作原理，三进制计数器的设计，明白了理论到实际存在的差距。

鉴于此，我会继续努力学习理论知识，并将学来的理论知识应用于实际当中。

这次实习还让我明白，只要方向正确，并且你想做某件事，通过不懈努力，一定可以做好！

第６章　参考文献

［１］数字逻辑　（第四版）华中科技大学出版社

［２］

［３］

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