数电课程设计报告书汽车尾灯张昊.docx
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数电课程设计报告书汽车尾灯张昊
光电子元器件认知与实践（三）
数字系统与逻辑设计课程设计
题目名称：
汽车尾灯
姓名：
张昊
学号：
2011122447
班级：
光信111
淮海工学院理学院光信息系
目录
第一章：
系统概述。
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（3）
第二章：
单元电路设计与分析。
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（5）
第三章：
电路的安装与调试。
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（12）
第四章：
结束语。
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（13）
附件：
元器件清单。
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（14）
参考文献。
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（14）
第一章：
系统概述
a．课程设计目的及基本要求
1、巩固和加强数字系统与逻辑设计课程的理论知识。
2、掌握电子电路的一般的设计方法，了解电子产品研制开发过程。
3、提高电子电路实验技能及仪器使用能力。
4、掌握电子电路安装和调试的方法及故障排除方法。
5、学会撰写课程设计总结报告。
6、通过查阅手册和文献资料，培养同学们独立分析问题和解决问题的能力。
7、培养创新能力和创新思维。
b．设计题目选择及题目要求
选题：
汽车尾灯
设计要求：
（1）、用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯（L1-L3）3个发光二极管；右尾灯（R1-R3）3个发光二极管。
（2）、用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。
（3）、当左转弯开关KL打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按图4所示规律亮灭显示。
同样，当右转弯开关KR被打开时，右转弯尾灯与左转弯灯相同规律亮灭显示，但方向相反。
图为：
左转弯显示规律图
c．设计思路
（1）汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
首先要设置2个状态控制变量，来区分汽车尾灯的4种不同的显示模式。
下面用开关KL、KR进行显示模式控制,当开关KL.KR为00时，汽车正常行驶；为01表示右转弯；为10表示左转弯；11表示临时刹车。
分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系详见下表3-1。
表3-1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
控制变量
左侧的3个指示灯
右侧的3个指示灯
汽车的行驶状态
KL
KR
L1L2L3
R1R2R3
0
0
全部熄灭状态
全部熄灭状态
正向行驶
0
1
全部熄灭状态
按R1、R2、R3顺序点亮
右转弯行驶
1
0
按L1、L2、L3顺序点亮
全部熄灭状态
左转弯行驶
1
1
左右两侧指示灯在时钟脉冲CP作用下同时闪烁
临时刹车
（2）汽车尾灯控制器功能描述
当汽车左、右转弯行驶时，3个指示灯根据转弯方向循环顺序点亮，所以可以用一个三进制数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮左、右尾灯。
设三进制计数器的状态用Q0、Q1表示。
设灯亮为1，灯灭为0.其功能见表3-2。
由上述汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系可知，汽车正常运行时，灯全灭；汽车左转时，L1、L2、L3循环亮；汽车右转时，R1、R2、R3循环亮；紧急刹车时，不论Q1Q0什么状态，有脉冲来时灯就全亮。
表3-2汽车尾灯控制器的逻辑功能表
控制变量
三进制计数器状态
汽车尾指示灯
KL
KR
Q1
Q0
L1
L2
L3
R1
R2
R3
0
0
/
/
0
0
0
0
0
0
01
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
10
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
1
/
/
CP
CP
CP
CP
CP
CP
（3）汽车尾灯控制器的结构框图
根据上述的状态关系和逻辑功能，分析得出汽车尾灯控制器的总体结构框图，整个电路可由模式控制电路、信号发生电路555、译码器与显示驱动电路（74LS138）、尾灯状态显示器四部分组成，如图3-1。
控制变量
图3-1汽车尾灯控制器的结构框图
第二章：
单元电路设计与分析
（1）.信号发生电路555
555原理与结构
频率f
（2）.译码器与显示驱动电路
译码器与显示驱动电路的功能是在模式控制电路输出和信号发生器555状态的作用下，提供6个尾灯控制信号。
（当译码器驱动电路输出地控制信号为低电平时，相应指示灯点亮）
74LS138译码器：
74LS138为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其74LS138工作原理如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为
低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低
电平译出。
74LS138的作用:
利用G1、/（G2A）和/（G2B）可级联扩展成24线译码器；若外接一个反
相器还可级联扩展成32线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器
用与非门组成的3线-8线译码器74LS138
74ls138译码器内部电路
3线-8线译码器74LS138的功能表
74ls138功能表
无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。
如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。
当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时，可由逻辑图写出
74ls138逻辑图
由上式可以看出，在同一个时间又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器
译码器与显示驱动电路可以由3-8线译码器74LS138、6个与非门和6个反相器构成。
译码器74LS138的输入端A0、A1、A2分别接S1、Q1、Q0。
（1）当G=F=1、S1=0时，对应计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出Y0，Y1，Y2，依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反向器输出依次为低电平，从而使指示灯RD1-RD2-RD3依次点亮，示意汽车右转弯；
（2）当G=F=1、S1=1时，对应计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出Y4，Y5，Y6，依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反向器输出依次为低电平，从而使指示灯D1-D2-D3依次点亮，示意汽车左转弯；
（3）当G=0，F=CP时，所有指示灯随CP的频率闪烁，示意汽车临时刹车。
图4-2译码器与显示驱动电路
（3）尾灯状态显示电路
尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和6个200欧电阻组成。
当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。
（如图4-3所示）
图4-3尾灯状态显示电路
（4）模式控制电路
由于译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，故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。
由总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量KL、KR，以及脉冲CP之间的关系，见表4-2。
表4-2使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系
模式控制
使能控制
时钟脉冲
电路工作状态
S1S0
GF
CP
00
01
/
汽车正常行驶；
译码器不工作，汽车尾灯全部熄灭；
01
11
/
汽车向右转弯；
译码器此时工作，右侧尾灯依次循环点亮；
10
11
/
汽车向左转弯；
译码器此时工作，左侧尾灯依次循环点亮；
11
0CP
CP
汽车临时刹车；译码器不工作，左右侧尾灯在时钟脉冲CP作用下闪烁；
根据表4-2所示，可以求出使能控制信号G和F的逻辑表达式为：
（1）G=
·S0+S1·
=S1⊕S0
（2）F=
·
+
·S0+S1·
+S1·S0·CP
=
（
+S0）+S1·
+S1·S0·CP
=
+
+S1·S0·CP
=
+S1·S0·CP
=
+CP
再根据所求的逻辑表达式，画出模式控制电路图，图4-4
（5）.总电路图设计及实验实物图
在完成各个模块的功能设计后，画出各个模块的电路图，即可得到汽车尾灯控制器的完整逻辑电路图，如图5-1。
图5-1汽车尾灯控制器的逻辑电路图
第三章：
电路的安装与调试
a.实物图：
b.安装、调试的步骤及故障分析与电路改进
（1）检测电路板的好坏
在接线前先检测的导通情况：
在电路板的正负极各接一根导线到电源的正负极，接着从电路板的正负极的横排每个接线孔一次接一根导线到任意一个发光二极管，观察其发光情况，正向导通的二极管在接到正极时应发光，反响导通的二极管在接到负极时应导通，这两种情况说明电路板是好的。
（2）接线
在接线的过程中必须仔细，要整理好每根导线以免导线缠绕在一起。
（三）故障分析与电路改进
整个接线过程中故障是不可避免的，我在这个过程中遇到了不少问题：
1.导线很多是短的，接线前要检测导线的好坏
2.因为电路板比较小导线要整理好以避免导线缠绕
3.接线完成后为了避免导线松动又用双面胶对电路进行整理是电路变整齐美观。
第四章：
结束语
心得体会：
前段时间在薛清老师的要求和指导下我们班统一做了数电的课程设计，通过做这个课程设计才让我感觉到模拟实验做实物的困难性，和耗时性，不过它也是对人的一次锻炼，通过课程设计我们可以更好的学习到和理解书上的知识，并且大大增强了我的动手能力，学会了耐心去做某件事。
同时，《数字电子技术基础简明教程》是光信息科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，要求我们进行数字电子技术课程设计是达到理论联系实际的最好途径，可以将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。
在看到设计题目后，首先要分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，然后对汽车尾灯控制器进行功能描述，确定汽车尾灯控制器的结构框图，最后进行电路设计。
在电路设计过程中，先进行模式控制电路的设计，然后用到了74LS138做译码器，再设计显示电路，然后用6个发光二极管和6个电阻组成尾灯状态显示电路，各个结构的电路设计好了之后，组合起来就设计好了汽车尾灯控制器的逻辑电路，连接过程中要十分小心，仔细的接好每个接口。
通过本次数字电子技术课程设计，我体会到了真正的学习不但要把书本知识学好，要得弄懂东西还要自己勤翻书，上网查资料，要勤动脑，学会思考，可以从各个方面去思考同一个问题，最重要的是要学以致用。
把一个大的电路分割成很多小模块后会比较好设计，设计起来会比较灵活，会有一个清晰的思路。
对于这个尾灯设计虽说肯定会有美中不足，但这都是我努力奋斗完成的，是自己知识的结晶。
通过对这个数字电子课程设计的学习，为我们掌握数字逻辑电路的开发打下了坚实的基础，还使我掌握了设计复杂电路和调试技能，培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。
其中感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，只要认真思考，用所学的知识，再一步一步探索，是完全可以解决遇到的一般问题的。
在课程设计的过程中，要时刻保持清醒的头脑，出现错误，一定要认真的冷静的去检查分析错误，不能草草了事，这样做出来的课程设计才能达到它真正的效果，为我们以后步入社会做好充分的准备！
给予你迎接挑战的决心，加油！
附件：
元器件清单
元器件名称
型号
数量（个）
参数
电阻
NOT
7
200欧
电阻
NOT
1
1K
电阻
NOT
1
100欧
译码器
74LS138
2
74LS138
与非门
74LS00
2
74LS00
二极管
LED
6
NOT
单刀双置开关
NOT
2
NOT
脉冲器
555
1
555
参考文献:
1．《数字电子技术基础简明教程（第三版）》，俞孟尝主编，北京：
高等教育出版社
2．《模拟电子技术基础简明教程（第三版）》，北京：
高等教育出版社
3．《电子技术试验与课程设计》，贾更新主编，西安：
西北工业大学出版社，2001年
4XX文库
原理图：
评语：
张昊同学在做数电课程设计时能够积极认真的准备，并按时上交仿真模拟图，上报所需零件，在安装调试阶段能够和同学相互讨论疑问，正确安装铺排电路，在实验室里遵守规定，不早退不迟到，耐心操作积极心态，让我看到了他坚持不懈的精神。
经过长时间专注的努力和研究操作，在规定时间里提前上交了实验成果，并且在我面前，调试成功完全符合课题的要求，所以我感到十分的高兴和欣慰，相信光信班的同学在这次课程设计中都得到了动手能力上的提升，为以后的实验，或工作中的操作奠定了基础。
指导老师：
薛清
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