数字电路汽车尾灯课程设计实验报告 - 图文

《数字逻辑电路设计》

课程设计 总 结 报 告

题目：汽车尾灯控制电路 指导教师：莫琳 设计人员：李璧江 学号: 13073001405 班级： 电信132班 日期：2015.5.10

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目录

一 二

绪论....................................................................................................................................... 3 1.1课题研究背景及意义 ......................................................................................................... 3 设计任务书 ........................................................................................................................... 3 2.1任务内容 ............................................................................................................................. 3 2.2任务要求 ............................................................................................................................. 4 2.3设计的一般方法及提示 ..................................................................................................... 4 设计框图及整机概述 ........................................................................................................... 5 各单元电路的设计方案及原理说明 ................................................................................... 6 4.1开关控制电路的设计 ......................................................................................................... 6 4.2尾灯的循环亮设计 ............................................................................................................. 6 4.3尾灯闪烁的设计 ................................................................................................................. 7 调试过程及结果分析 ........................................................................................................... 7 5.1开关控制电路的调试 ......................................................................................................... 7 5.2尾灯循环亮的调试 ............................................................................................................. 8 5.3尾灯闪烁的调试 ................................................................................................................. 8 设计、安装及调试中的体会 ............................................................................................... 9 6.1设计仿真电路过程中的体会 ............................................................................................. 9 6.2焊接电路过程中的体会 ................................................................................................... 10 对本次课程设计的意见及建议 ......................................................................................... 11 附录..................................................................................................................................... 12 8.1元器件清单 ....................................................................................................................... 12 8.2整机逻辑电路图及焊接成果图 ....................................................... 错误！未定义书签。

三 四

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七 八

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一 绪论

1.1课题研究背景及意义

在现代社会中，汽车已成为不可缺少的交通工具，其不单单是一种代步工具，还是一种社会生活水平的象征。但是，汽车在带给我们方便的同时，也带来了大量的交通事故。据有关部门统计，大量事故都是在几条道路的转弯处发生或是因为前面的车辆突然间刹车，后面的车辆没有及时注意等情况下发生的，所以汽车尾灯作为一种警示灯，其重要性就体现出来了。老式汽车尾灯通常基于传统的机械和纯电路的控制方式，完全取决于尾灯系统所采用的硬件来保证它的正常工作，一旦电路老化或者因为机械振动而引起的接触问题以及机械元件变形将不能及时触发电路电源开关，从而导致电路出现故障，这类问题是经常发生的，而除了选用更好的硬件系统元件外几乎没有别的可靠的方法来避免这类故障的发生，于是，选用智能型的元件来进行系统的设计，增加系统的稳定性和可控制性是非常必要且有重要意义的。

二 设计任务书

2.1任务内容

任务： 汽车尾灯控制电路（电路板实现）

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基本设计要求： 仿真实现，汽车尾部左右两侧各有4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。 汽车尾灯控制电路设计要求为：假设汽车尾部左右两侧各有4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)右转弯时，右侧4个指示灯按右循环顺序点亮; (3)左转弯时，左侧4个指示灯按左循环顺序点亮;

(4) 临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。用2-3个开关控制指示灯的点亮状态。

2.2任务要求

复习仿真软件的使用方法，复习数字电路课本的内容，查阅相关资料，设计、实现仿真电路。

在电脑上模拟完成显示电路，电路板布线 硬件一人一组独立完成。

2.3设计的一般方法及提示

1． 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路、脉冲产生电路和电源。

2． 对于复杂的数字电路系统，由整体到局部进行组合，由局部

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到整体进行设计。 3． 步骤如下：

A 充分了解设计要求，明确系统的要求，功能与指标。 B 确定总体设计方案，画出系统原理图，分解系统，确定不同功能方框间的信号的逻辑与时序关系。

C 画出单元电路图并进行电路仿真。选择合适的数字器件，利用EWB电路仿真软件进行仿真测试。

D 深入分析，测试单元电路，进行电路修改，以获取最佳设计方案。

E 连接各单元电路，完成整体设计。 F 进行系统整体仿真。

三 设计框图及整机概述

驱动电路左 开关控制电路 驱动电路右 发光二极管 5

四 各单元电路的设计方案及原理说明

4.1开关控制电路的设计

使用2个开关便可以有4个状态00,10,01,11

开关控制 S1 S0 0 0 0 1 1 0 1 1 正常行驶 右转 左转 刹车 灯灭 灯灭 左循环亮 閃爍 灯灭 右循环亮 灯灭 閃爍 运行状态 左尾灯 右尾灯 然後經過基本的与门和非门选通就可以选出这四个状态来分别控制不同的功能。

4.2尾灯的循环亮设计

循环亮设计首先我想到的就是使用移位寄存器，移位寄存器能够轻松的完成循环操作。分析所学过的电路，74ls194芯片算是比较常用的。

将194的四个输出端QdQcQbQa分别接四个二极管灯然后连接一个电阻保护电路后接地。S1S0能够进行左移和右移的操作。两边的194S1和S0都连接对应的开关编号即可。SRSL为选通端左边那一片

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194SrSl在10状态时给高电平，右边那一边194SrSl在01状态时给高电平，把刚刚开关控制电路选通好状态接连出来即可。现在已经可以进行左移和右移亮灯了但是还是不能够循环，要循环就必须置零。 能控制在几个状态后置零的器件计数器最为合适不过了。接一个6进制的74ls160计数器，并把置零输入同时接到194的置零端，194和160的脉冲是同一个脉冲，否则可能会导致状态不一致而使灯不能正常亮灭。

4.3尾灯闪烁的设计

当S1和S0同时为11状态的时候194是并行输出的，这样非常有利于我们对他进行闪烁处理，我们只要将两片194的输入端QdQcQbQa分别接上一个脉冲就可以让灯不停的闪烁了。因为计数器QA的输出端就是一个一直0 1跳变的脉冲，所以只需要将QA接与非门再接到两片194的所有输入端QdQcQbQa即可。

五 调试过程及结果分析

5.1开关控制电路的调试

由于这一部分比较简单，只有基本的逻辑连接所以并没有发生错误遍调试成功了。

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5.2尾灯循环亮的调试

一开始进行循环亮调试的过程中，发现左边的尾灯是右循环亮而右边的尾灯是左循环亮，与要求不符合，这显然是S0S1的控制出现的差错。查阅数字电路书后，的确是S1S0为01的时候是左移，分析后发现原来输出端的Qd是在左边的，所以本来是左移的操作变成了右移，如果改动QdQcQbQa所连接的灯会使线路太乱，于是决定改变S1S0的控制端，让左移的时候S1S0为10状态即可，修改后灯便能够正常的循环了。

5.3尾灯闪烁的调试

由前面的分析已经知晓，在S1S0为11时，QaQbQcQd只要接上脉冲即可，于是我便直接把脉冲输入引了过来，仿真后发现灯却不能正常的闪烁，我一开始以为是逻辑的问题，但是转念一想，如果直接把脉冲接过来的话，因为和194的输入脉冲是同一个脉冲，所以当194脉冲为高电平的时候QaQbQcQd此时也全为高电平，导致输入没有0状态，要让194输入脉冲为高电平的时候，QaQbQcQd要有1到0的变化，而不能一直为1，所以我就想到将QA接过来，这样就有了0和1的相互转化，修改好后再次仿真，发现计数器的一个循环里面，有2个状态没有发生跳变，因为触发器的延迟和锁存作用，使得只有在计数器为偶数的时候灯亮，和奇数的时候灯不亮。这样就使得4到0,0到1这两个状态都不能亮，将QA接一个非门再接到QaQbQcQd

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输入端尝试解决这个问题，接非门后就是计数器读书为奇数时亮，偶数不亮，这样在3到4,4到0还是有2个状态不亮。一番纠结，于是将计数器改为6进制的计数器，这样一来，尾灯的闪烁就不会出现停顿的状态了，但导致了尾灯循环亮不能及时置零，鱼和熊掌不可兼得，只能暂时这样处理，至今还没有想到更好的办法。

六 设计、安装及调试中的体会

6.1设计仿真电路过程中的体会

有了红绿灯课程设计的经验，设计汽车尾灯电路时便显得相对比较容易也更加细心了，出现的错误能够及时的矫正，也避免了低级错误的发生。其实我一开始的设计电路并不是这样，一开始我的设计如下图。

看起来并不复杂，但是所用的与门，或门，非门的数量相比之下增加了很多，大大加大了我焊接的难度，一个或门的芯片只有4个2脚的或门，这样一个电路意味着光或门的芯片我就需要3块，工作量大大增加。所以在设计电路的时候，一定要使布线足够的清晰，逻辑越简单，所用的芯片越少越好，于是我对电路进行了优化设计，有了

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上面我所介绍的版本。 6.2焊接电路过程中的体会

在大一下学期由于换班的问题，错过了电子工艺实习和实训课程这次的焊接是我人生中的第一次焊接。一开始狠生疏，焊点上的焊锡太多，而且没有光泽，或者又太少没有包裹完整个铜片，然而这并没有打击我的积极性，于是我一边吸掉焊得不好的点一边继续下去，在同学的帮助下我渐渐掌握了方法，焊点越来越小，不再是一团一团的形状了，这也使我信心大增。焊接所用的开关是一个单刀双掷的开关，与我仿真所用的开关并不一样，在查阅资料和同学的帮助下正确的焊上了开关，最终怀着激动的心情完成了这一块电路板的基本部分。在

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调试的时候，没想到的灯却一个都不亮，经过万用表的测量才知道原来是我的灯正负极接反或者之前在检测的时候电压过大而烧坏，重新换了一批灯后检测，没想到的是一次就成功了，也许是上天对我的照顾吧。通过这次焊接实际操作的训练，让我掌握了焊接的基本原理和基本技巧，也知道的布局和布线的重要性，看了学长焊接的和自己焊接相比，我还有很大的差距，布线方面还是比较乱，有一些线不够直，之前为了减少线路，将160接为8进制的，这样可以少连一个与门，但是循环亮功能的时候停留时间太长，于是我又进行了修改，最终改为了6进制的计数器，这样我的电路板也就焊接完成了。相对来说，这次的焊接成果我还是比较满意的，虽然不是最好，但是我相信我下次能做的更好。

七 对本次课程设计的意见及建议

课程设计完成的时间有限，由于这学期课业也比较繁重，课余时间需要花掉时间完成作业或者消化一下这学期新学习的知识，课程设计的占用了比较多的课余时间，由于时间紧迫，就没有时间去把细节部分再想一想，或者再完善电路图使它更美观更简洁，留下的一些问题也没有得到解决。对课程设计的一些建议就是安排的时间可以安排在暑假或者寒假上，这样我们有足够的时间去分析和操作，当然布置的题目也可以稍加难度或着加大设计量，然后返校后能够组织同学们开一次研讨会，把自己设计过程中遇到的问题与大家分享，互相借鉴才会有进步，因为完成同一个任务有很多种不同的方法，如果只局限于

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自己那一套的话，日后在更加复杂的电路中有可能就会感到黔驴技穷了，所以互相学习是必要的。这样本来的问题能够得到解决还能学到别人设计的好的方面，取长补短，更有益于我们对电路设计的提升。

八 附录

8.1元器件清单

开关2个丶74ls04一块丶74ls08一块丶74ls160一块丶74ls194两块丶数码管一个丶74ls32一块丶电阻八个。 8.2整机逻辑电路图及焊接成果图 正面：

背面：

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