汽车尾灯控制电路doc.doc

电子技术课程设计报告

课 题： 汽车尾灯控制电路
课 程： 数字电子技术
专 业： 通信工程
班 级： 121904
组 别： 第七小组
组 员： 董耀文、席林、王东东、宋军

目 录
目 录 - 1 -
电路设计简介 - 1 -
一、设计任务 - 1 -
二、设计要求 - 1 -
三、设计方案 - 2 -
四、数字电路 - 2 -
五、控制电路 - 3 -
六、整体电路工作原理 - 3 -
七、运用protel设计电路 - 5 -
八、电路调试 - 5 -
九、器件明细清单 - 5 -
十、总结与体会 - 6 -
十一、参考文献 - 6 -

电路设计简介
假设汽车尾灯左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），要求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3个指示灯按做循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
一、设计任务
设计一个汽车尾灯控制电路，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。用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。当左转弯开关KL打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环规律（L1L2L3→L2L3→L3→全灭）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显示，但方向相反（R1→R1R2→R1R2R3→全灭→R1）。
二、设计要求
汽车尾部左右侧各3灯，实现以下四个状态：
A：正常运行，指示灯全灭；
B：左拐弯，左侧3灯按左循环依次点亮；
C：右拐弯，右侧3灯按右循环依次点亮；
D：刹车时6个灯随同脉冲闪烁。
分析以上设计任务，由于汽车左转弯、右转弯、刹车时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，再由这个低电平控制一个计数器74LS76，计数器输出为高电平时就点亮不同的尾灯（这里用发光二极管模拟），从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表1所示。汽车尾灯控制电路设计总体框图如图1所示。
汽车尾灯和汽车运行状态表
开关控制
汽车运行状态
右转尾灯
左转尾灯
S1 S2
R1R2R3
L1L2L3
0 0
正常运行
灯灭
灯灭
0 1
左转弯
灯灭
L1L2L3顺序循环点亮
1 0
右转弯
R1R2R3顺序循环点亮
灯灭
1 1
刹车
同时闪烁

开关控制
S1　S0
三进制计数器
Q1　　　Q0
六个指示灯
D6 D5 D4 D1 D2 D3
０　０

0 0 0 0 0 0
０　１
0 0
0 1
1 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
１　０
1 0
0 1
0 0
0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
１　 1

CP CP CP CP CP CP

三、设计方案
汽车尾灯电路有左转、右转、刹车、三种状态，所以用一片74LS138译码器来产生四种控制状态；右转灯一共有三盏，而且工作时是按从左往右的顺序亮的，所以用一片74LS160产生不同的频率，分别控制每盏灯。左转电路与右转电路类似。
在设计实验电路的时候，考虑过三个方案。三种方案的不同点在于产生001、010、100三种信号的方法不同。
第一种方案：通过74LS160计数器构成产生01、10、11三种状态循环的信号，然后再通过逻辑电路将其转换成所需的001、010、100三种左转或右转的信号。此方案连接方便，成本低，故采用此方案。
第二种方案：通过74LS194移位寄存器来产生001、010、100三种状态信号。
第三种方案：通过采用双J-K触发器74LS76构成三进制计数器。此方案设计较为可行，故采用。
四、数字电路
三进制计数器电路可由双J-K触发器74LS76构成。
汽车尾灯电路如图所示，其显示电路有6个发光二极管构成；译码电路由3-8线译码器74LS138和6个4与非门构成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1=0、使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端
依次为0有效（信号为“1”无效），故指示灯D1àD2àD3按顺序点亮示意汽车右转弯。若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端依次为0，故指示灯D4àD5àD6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G=0，A=1时，74LS138的输出端全为1，指示灯全灭灯；当G=0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。

设74LS138和显示电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件（S1、S0、CP）的真值表，如表3所示。由表3经过整理得逻辑表达式为

五、控制电路

逻辑功能表

由上式得开关控制电路，如图所示：

开关控制电路

六、整体电路工作原理
汽车尾灯控制电路如图8所示，其显示驱动电路由6个发光二极管构成；译码电路由3—8线译码器74LSl38和6个与门构成。74LSl38的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1＝0，使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LSl38对应的输出端、、依次为0有效(、、信号为“1”无效)，反相器G1—G3的输出端也依次为0，故指示灯D1→D2→D3按顺序点亮，示意汽车右转弯。若上述条件不变，而S1＝1，则74LSl38对应的输出端、、依次为0有效，即反相器G4～G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G＝0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6～G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0，A＝CP时，指示灯随CP的频率闪烁。整体电路图如下：

汽车尾灯控制电路原理框图

七、运用protel设计电路
7.1局部电路

显示电路

三进制计数电路

开关控制电路

7.2全局电路

左闪烁电路图

右闪烁电路图

刹车时电路图

八、电路组装及调试
电子电路的组装与调试在电子设计技术中占有重要位置。它是对理论设计进行检验、修改和完善的过程，任何一个新产品往往都是在安装、调试并反复改多次方能最终完成。
① 电子电路的组装
组装电路通常采用焊接和在面包板上插接两种方法，无论采用哪种方法均应注意以下几方面。
a、 所有元器件在组装前应尽可能全部测试一遍，以保证所用元器件均合格。
b、 所有集成电路的组装方向要保持一致，以便于正确布线和查线。
c、 组装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向，以便于查找和更换。对于有极性的元件，例如电解电容器、晶体二极管等，组装时一定要特别注意，切匆搞错。
d、 为了便于查线，可根据连接线的不同作用选择不同颜色的导线。一般习惯是正电源用红色线、负电源用蓝色线、地线用黑色线、信号线用黄色线等。
e、 连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上，必须从其周围通过。同时应尽可能做到连线不互相重叠、不从元器件上方通过。
f、 为使电路能够正常工作与调测，所有地线必须连接在一起，形成一个公共参考点。
正确的组装方法和合理的布局，不仅可使电路整齐美观、工作可靠，而且便于检查、调试和排除故障。如果能在组装前先拟订出组装草图，则可获得事半功倍之效果，使组装既快又好。
② 电子电路的调试
调试是指系统的调整、改进与测试。测试是在电路组装后对电路的参数与工作状态进行测量，调整则是在测试的基础上对电路的某些参数进行修正，使满足设计要求。
在进行调试前应拟订出测试项目、测试步骤、调试方法和所用仪器等，做到心中有数，保证调试工作圆满完成。
（1）调试方法
调试方法原则有两种。第一种是边安装边调试的方法。它是把复杂的电路按原理框图上的功能分成单元进行安装和调试，在单元调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。这种方法一般适用于新设计的电路。
第二种方法是在整个电路全部焊接完毕后，实行一次性调试。这种方法一般适用定型产品和需要相互配合才能运行的产品。
（2）调试步骤
a、 通电前检查
电路安装完毕后, 不要急于通电，首先要根据原理电路认真检查电路接线是否正确，包括错线（连线一端正确、另一端错误），少线（安装时漏掉的线），多线（连线的两端在电路图上都是不存在的）和短路（特别是间距很小的引脚及焊点间），并且还要检查每个元件引脚的使用端数是否与图纸相符。查线时最好用指针式万用表“Ω×1”档, 或用数字万用表“Ω”档的蜂鸣器来测量，而且要尽可能直接测量元器件引脚，这样同时可以发现接触不良的地方。
b、 通电观察
在电路安装没有错误的情况下接通电源（先关断电源开关，待接通电源连线之后再打开电路的电源开关）。但接通电源后不要急于测量，首先要充分调动眼、耳、鼻、手观察整个电路有无异常现象，包括有无冒烟，是否有异常气味，是否有异声，手摸器件是否发烫，电源是否有短路和开路现象等。如果出现异常，应该立即关掉电源，故障排除后方可重新通电。然后再按要求测量各元器件引脚电源的电压，而不只是测量各路总电源电压，以保证元器件正常工作。
c、 单元电路调试
在调试单元电路时应明确本部分的调试要求。调试顺序按信号流向进行，这样可以把前面调试好的输出信号作为后一级的输入信号。
单元调试包括静态和动态调试。静态调试一般是指在没有外加信号的条件下测试电路各点的电位，特别是有源器件的静态工作点。通过它可以及时发现已经损坏和处于临界状态的元器件。动态调试是用前级的输出信号或自身的信号测试单元的各种指标是否符合设计要求，包括信号幅值、波形形状、相位关系、放大倍数和频率等。对于信号产生电路一般只看动态指标。把静态和动态测试的结果与设计的指标加以比较，经深入分析后对电路与参数提出合理的修正。在调试过程中应有详尽记录。
d、 整机联调
各单元电路调试好以后，并不见得由它们组成的整机性能一定会好，因此还要进行整机调试。整机调试主要是观察和测量动态性能，把测量的结果与设计指标逐一对比，找出问题及解决办法，然后对电路及其参数进行修正，直到全机的性能完全符合设计要求为止。
③ 故障诊断方法
整机出现故障后，首先应仔细观察有无元器件出现过热痕迹或损伤情况，有无脱焊、短路、断脚和断线情况。然后采用静态查找和动态查找法。
静态查找法就是用万用表测量元器件引脚电压、测量电阻值、电容漏电以及电路是否有断路或短路情况等。大多数故障通过静态查找均可诊断出结果。当静态查找仍不能发现故障原因时，可采用动态查找法。
动态查找法是通过相应的仪器、仪表在电路加上适当信号的情况下测量电路的性能指标、元器件的工作状态。由获得的读数和观察到的波形准确、迅速地查找到故障发生的部位及产生的原因。
为加快查找故障点的速度，提高故障诊断效率，除了前面提到的静态查找和动态查找法，其它常用的方法有：
（1）直观判断法
用它可找出断线、虚焊、元器件烧焦、器件温升过高和高压打火等故障；
（2）断路法
即把可疑部分从电路中断开，使之不影响其它部分的工作，若此时故障消失，往往故障发生在被断开的电路中；
（3）短路法
适用与多级电路，用短路方法消除故障电路对下一级的影响（当短路两点直流电位不同时应通过电容隔直）；
（4）替代法
将已调好的单元组件，替代疑为故障的单元组件，可判定可疑单元是否确有故障。此法在集成片组成的电路中常用，用好的集成片替代疑有故障的集成片，若此时故障现象消除，则说明该集成片确有故障。
具体操作时可视不同情况分别选用。

此设计电路的特点以及改进意见
电路特点：该电路结构清晰，便于调试；放光二极管采用共阳极接法，由外部电源驱动。
改进意见：不使用138译码器，而使用3个D出发器输出循环信号，这样可以减少使用芯片；改用JK出发器，可以减少与非门和非门芯片的使用。

九、器件明细清单
名称
规格
数量
译码器
74ls138
1
计数器
74ls76
1
与非门
74ls10
2
与非门
74ls00
3
异或门
74ls86
1
导线

若干
实验箱
JYS-Ⅱ型
1

十、总结与体会
通过这次汽车尾灯控制器的设计，使我学了不少知识。
通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.现在设计已经做好了,自己感觉还是比较好的,虽然花了很多的时间,但学到了很多东西.做课程设计的时候,自己把整个书本都看了几遍,增强了自己对知识的理解,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,最后还是采取了上面的方法进行连接.在连线过程中,经常会遇到一些问题,比如接错线,无意中删除了一些线等,使自己感觉到有点点的力不从心.从开始做课程设计那天起,脑中天天都想着同样的问题,怎么去接线,怎么去把电路弄得更加简单,怎么别人更容易看懂.但似乎时间过得真的很快,我用了好几天才把它完全弄完,完成后,心里有一种说不出的高兴.
在课程设计期间，我努力上网和到图书馆找资料，学习相关理论知识，虽然有些辛苦，但也是值得的 。设计中基本实现了汽车在运行时候尾灯点亮方式的各种情况。由于在行车的时候都是用开关控制的，所以每一个开关应该有一个消除机械振动的装置，可以利用基本RS触发器来实现。在设计中可以再多用一个74161来做，从而简化电路图。所以如果在时间允许的条件下可以对这一系列的不足进行解决，从而是整个系统更加可靠。

十一、参考文献
1．《现代电子技术实践课程知道》 机械工业出版社
2．《数字电子技术基础》 高等教育出版社
3、《电子技术实验与课程设计》毕满清
4、《电子技术课程设计指导》，彭介华主编，北京：高等教育出版社，1997
5、《试验电子技术》，李振声主编，北京：国防工业出版社，2001
6、《电子电路试验及应用课题设计》，卢结成等编，中国科学技术大学出版社，
7、《中国集成电路大全》编写委员会编写，北京：国防工业出版社，1985
8、《电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，武汉：华中理工大学出版社，1995
9、《电子技术基础试验与课程设计》第二版，国防科技大学 高吉祥主编
10、《电子技术基础试验—电子电路实验，设计，仿真》第二版,陈大钦主编
11、《新型电子电路应用实》例，何希才编著，科学技术出版社2005第一版