电动车尾灯控制电路的设计与制作.doc

《数字逻辑电路》实训报告

专 业： 通信工程
学生姓名： 周文杰
学 号： 1151100511
指导教师： 易艺、齐庆堃

2013年 5月 22日

电动车尾灯控制电路的设计与制作

1 整机设计
1.1 设计要求
① 用中规模集成芯片实现电动车尾灯控制电路的设计，假设电动车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟）。
② 当电动车正常运行时，两侧指示灯全灭。
③ 当电动车刹车时，两侧指示灯同时闪烁（闪烁时间间隔为1s）。
④ 当电动车右转弯时，右侧的3只指示灯按“100→010→001→100”状态循环顺序点亮（每只指示灯闪亮时间为1s），左侧的指示灯全灭。
⑤ 当电动车左转弯时，左侧的3只指示灯按“001→010→100→001”状态循环顺序点亮（每只指示灯闪亮时间为1s），右侧的指示灯全灭。
⑥ 其他。
1.1.1设计任务
设计并制作一个电动车尾灯控制电路。
1.1.2性能指标要求
开关控制

运行状态
左尾灯
右尾灯
S1 S0
D1、D2、D3
D4、D5、D6
0 0
正常运行
灯灭
灯灭
0 1
右转弯
灯灭
按D4、D5、D6顺序循环点亮
1 0
左转弯
按D1、D2、D3顺序循环点亮
灯灭
1 1
刹车
所有的尾灯随时钟CP同时闪烁

1.2 整机实现的基本原理及框图
1.2.1基本原理
通过3—8译码器，555定时器构成的多谐振荡器，产生脉冲，给74LS192芯片的模3计数器和两个74LS10、74LS08、输送脉冲，74LS138译码器芯片实现发光二极管模拟车尾灯的功能，555芯片定时，给74LS08时钟信号。发光二极管连电阻接通电源，为1，电路通过3--8译码器和74LS08芯片，74LS86、74LS10芯片，使输出为1或者为0，从而使发光二极管实现亮灭和流水灯功能。
1.2.2总体框图

逻辑功能表如下表2（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。
表2 电动车尾灯控制逻辑功能表
开关控制
三进制计数器
六个指示灯
S1 S0
Q1 Q0
D1 D2 D3 D4 D5 D6
0 0
x x
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
0 0
0 1
1 0
0 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 1
x x
CP CP CP CP CP CP

2 各功能电路实现原理及电路设计
1.当电动车正常运行时，开关全部拨到下面，经过74LS86芯片的异或门，输出高电平，74LS138的使能端输入高电平芯片没有正常工作，Y0~Y7输出高电平,74LS08芯片的另一个管脚经过两次三输入与非门也输出高电平，与74LS138芯片输出的高电平在经过一个与门后输出的还是高电平，发光二极管没有电压降，两侧指示灯全灭。
2.当电动车刹车时，开关全部拨上，经过74LS86芯片的异或门，输出高电平， 74LS138的使能端输入高电平，Y0~Y7全输出高电平,当74LS10芯片接受到555芯片输出的低电平时，发光二极管闪烁；输出高电平时，发光二极管灭掉，所以根据555提供的脉冲时间闪烁。
3.当电动车右转弯时，此时开关状态为01，经过74LS86的异或门，输入给74LS138芯片的使能端为0，所以该芯片工作，192芯片为模三计数器，给1、2管脚输入信号，3管脚为0，此时Y5~Y7一秒轮流输出一次0，实现发光二极管的流水灯功能。
4.当电动车左转弯时，此时开关状态为10，经过74LS86的异或门，输入给74LS138芯片的使能端为0，所以该芯片工作，192芯片为模三计数器，给1、2管脚输入信号，3管脚为0，此时Y1~Y3一秒轮流输出一次0，实现发光二极管的流水灯功能。
3 制作与调试过程
1上网查资料、询问老师弄懂实训原理图与各芯片的基本原理功能2,制作原理图，画好实际的封装，修改管脚仿真检查原理图3画PCB图，设置好焊盘大小与线宽，排布好元器件开始布线与添加跳线4去板房打印PCB并转印PCB到焊板上。5腐蚀、打孔刷松香6根据装配图正确安装好元器件并焊接，检查焊接点是否有虚焊等。7通过接入+5V电源调试验证。
4 电路测试
先在电路板接上+5V电源，如果LED D8灯亮着说明这部分电路没错。如果LED D7每秒闪烁一次说明555电路正常。如果拨动拨码开关能实现题目所要求的几种情况说明整块电路没错。如果没能实现，得先检查原理图以及PCB图是否正确，若无误则需检查是否虚焊、电路短路、芯片是否烧毁等情况。
4.1 测试仪器与设备
信号源提供+5V电源，数字万用表。
4.2 指标测试
若能实现以下功能即为正确：
当开关为00时，汽车处于正常行驶状态，所有的灯全灭；
当开关为01时，汽车处于左转弯状态，左侧的三个灯循环点亮；
当开关为10时，汽车处于右转弯状态，右侧的三个灯循环点亮；
当开关为11时，汽车处于刹车状态，6个灯全部闪烁；
4.3 误差分析
任何器件都存在着一定的误差，自己做的电路板可能有些地方没有焊接好也会使电路不稳定，板上的铜也可能因时间的关系而被氧化。在焊接的过程中也可能因为电烙铁的温度过高而使器件的阻值发生变化，也可能因为排版的问题使电路的电压损失过多，所以5V电压可能无法使电路板正常工作。555芯片的精可调电阻不恰当，导致脉冲周期不为1S。
5 实训结论
这次数电实训对我产生很多影响，我感触颇多，同时也花费了很长的时间与精力。而这次跟模电实训类似的数电实训我十分重视。因为这次芯片比较多功能比较复杂，从画原理图时我非常仔细保证原理图不能出错，尤其是做PCB布线，每条线是否有短路跳线是否跳对了，封装是否正确等等我都非常用心的检查。经过一个多礼拜骂我才开始印制板子第一张板子印好了以后还发现了PCB图有一个错误，赶紧改正并重新做。这段时候都很累了考试也很多，不过这些付出都是值得的，因为最终做出了成功的板子。毕竟做出成功的板子是很不容易的，期间调试检查了非常久，靠自己查资料检查电路是否接通，从原理图到PCB层层检查，最终在我的努力之下终于出了正确的结果。尽管老师在开课时就给出了仿真图供参考，但是只有在充分了解原理和设计方法的情况下才能制作出完美的板子。并且在制作板子过程中锻炼自己的动手能力，把理论知识应用到实际操作中，在检查调试当中学会了很多实际知识，实训的主要目的是让我们更好的掌握数电的知识并用到实际生活中去，就像这次的电动车尾灯一样，在生活中的都是十分常见的应用，使我感觉到科技在日常生活中的应用非常重要，这次的实训使我受益匪浅，学到了很多东西也增长了自己解决问题的能力与信心。

参考文献
[1] 谢自美等编著.电子线路设计.实验.测试（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社,2006.
[2] 阎石编著.数字电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社,1998.
[3] 江国强编著.新编数字逻辑电路[M]. 北京：北京邮电大学出版社,2006.
[4] 江国强、蒋艳红编著.现代数字逻辑电路实验指导[M].北京：电子工业出版社,2003.

附 录

1、 元件明细表

名称
数量（个）
LED灯（红）
3
LED灯（黄）
2
LED灯（绿）
3
拨码开关
1
74LS192芯片
1
74LS10芯片
1
74LS138芯片
1
74LS86芯片
1
74LS08芯片
2
555芯片
1
芯片底座（16脚）
2
芯片底座（14脚）
4
芯片底座（8脚）
1
可调电位器（0-50K）
1
电阻（200）
6
电阻（1K）
4
电阻（47K）
1
电阻（39K）
1
电解电容
1
瓷片电容
1
焊锡、铁丝
若干

2、 电路原理图

3、PCB图

7