數(shù)字電路課程設計報告---汽車尾燈控制電路

1、<p><b>　　課程設計名稱：</b></p><p><b>　　汽車尾燈控制電路</b></p><p><b>　　一、設計概要</b></p><p>　　(一) 課程設計基本要求 </p><p>　　1．通過查閱手冊和有關文獻資料培養(yǎng)學生獨立分析和解決

2、實際問題的能力。</p><p>　　2．通過實際電路方案的分析比較、設計計算、元件選取、安裝調試等環(huán)節(jié)，掌握簡單實用電路工作的分析方法和工程設計方法。</p><p>　　3．掌握常用儀器設備的使用方法，學會簡單的實驗調試，提高動手能力。</p><p>　　4. 綜合應用課程中學到的理論知識去獨立完成一個設計任務。</p><p>　　5

3、. 培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。</p><p><b>　?。ǘ┛傮w設計思想</b></p><p>　　1．要使尾燈點亮，首先由開關控制電路進行控制操作，開關電路包括異或門，與非門和直流穩(wěn)壓電源組成，分別控制輸出的高低電平，以達到控制各芯片工作的目的。</p><p>　　2．將開關輸出的電平輸出到74LS138D芯片中，以達

4、到控制六個發(fā)光二極管的目的。</p><p>　　3．將三進制計數(shù)器的結果輸出到74LS138D芯片中，以使發(fā)光二極管按要求的順序點亮。</p><p>　　4．將計數(shù)器和開關電路與信號發(fā)生器相連，發(fā)出方波，以使各發(fā)光二極管達到一亮一熄的效果。</p><p>　　二、課程設計內容簡介</p><p>　?。ㄒ唬┢囄矡艨刂齐娐吩O計原理<

5、;/p><p>　　汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)表1-1</p><p>　　（二）電路設計各類圖表</p><p><b>　　總體流程框圖</b></p><p>　　汽車尾燈控制邏輯功能表</p><p>　　其狀態(tài)圖如下圖所示，在初始狀態(tài)時為00，所以要經(jīng)過一個脈沖周期進入循環(huán)，而在整個工作過程中周

6、期信號是一直和本電路連接的，不會出現(xiàn)循環(huán)外的11狀態(tài)，所以不用擔心出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說從接入電源開始電路就是一直處在循環(huán)中的。</p><p>　　圖4.2.1狀態(tài)轉換圖</p><p><b>　　（三）主要電路組成</b></p><p>　　a.三進制計數(shù)器電路</p><p>　　可由16進制計數(shù)器74LS1

7、61構成，如下圖所示。</p><p><b>　　三進制計數(shù)電路</b></p><p>　　b. 譯碼、顯示驅動電路</p><p>　　如圖所示，其顯示驅動電路由6個發(fā)光二極管和6個反相器構成；譯碼電路由3-8線譯碼器74LS138和6個與非門構成。74LS138的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三進制計數(shù)器

8、的輸出端。當S1 = 0、S0 = 1,使能信號A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，74LS138對應的輸出端0Y,1Y,2Y依次為0有效(4Y,5Y,6Y信號為“1”無效)，即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點亮示意汽車右轉彎。若上述條件不變，而S1=1、S0=0，則74LS138對應的輸出端4Y、5Y、6Y依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點亮

9、，示意汽車左轉彎。當G=0，A=1時，74LS138的輸出端全為1，G6~G1的輸出端也全為1，指示燈全滅燈；當G=0，A=CP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。</p><p>　　圖 4 譯碼、顯示驅動電路</p><p><b>　　c.開關控制電路</b></p><p>　　此部分電路由異或門和與非門組成，電源為5V直流電源，開關兩個。&l

10、t;/p><p>　　設74LS138和顯示電路的使能端信號分別為G和A，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、A與給定條件（S1、S0、CP）的真值表，如表3所示。由表3經(jīng)過整理得邏輯表達式為</p><p><b>　　邏輯表3</b></p><p>　　由上式得開關控制電路，如圖所示。 </p><p><b>

11、;　　圖5 開關電路</b></p><p><b>　　譯碼、顯示驅動電路</b></p><p>　　此電路由74LS138芯片和6個與非門，6個反向器和發(fā)光二極管構成。</p><p>　　74LS138芯片簡介：74138為3線-8線譯碼器，，其工作原理如下：當一個選通端為高電平，另兩個選通端為低電平時，可將地址端的二進制

12、編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴展成32線譯碼器，若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其真值表：</p><p>　　表2.41 74LS138真值表</p><p><b>　?。ㄋ模┰苣_圖</b></p><p><b>　　四、詳細設計與實現(xiàn)</b>

13、</p><p><b>　?。ㄒ唬┓抡婵倛D</b></p><p><b>　　（二）仿真運行</b></p><p>　　汽車尾燈控制電路仿真運行(圖中S1=A,S0=S)</p><p>　　當汽車正常運行時，S1=S0=0,使G=0,A=1，74LS138的輸出端全為1，G6~G1的輸出端也

14、全為1，指示燈全滅燈。</p><p>　　(2）當汽車左拐時，S1=1,S0=0時，使得A=G=1, 74LS138對應的輸出端4Y、5Y、6Y依次為0有效，即反相器G4~G6的輸出端依次為0，故指示燈D4→D5→D6按順序點亮，示意汽車左轉彎。</p><p>　　(3).當汽車右拐時，S1=0,S0=1時，使能信號A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，74LS138對應的輸出

15、端0Y,1Y,2Y依次為0有效(4Y,5Y,6Y信號為“1”無效)，即反相器G1~G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1→D2→D3按順序點亮示意汽車右轉彎。</p><p>　　（4）當汽車剎車時，S1=S0=1時，G=0，A=CP，指示燈隨CP的頻率閃爍。</p><p>　　五、NI Multisim10的簡單介紹</p><p>　　NI Multisim10

16、仿真軟件適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim10具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析等功能，可以幫助設計人員分析電路的性能。還可以設計、測試和演示各種電子電路，包括電工學、模擬電路、數(shù)字電路和接口電路等，在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有原

17、器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。</p><p>　　利用NI Multisim10可以實現(xiàn)計算機仿真設計與虛擬實驗，具有如下特點：設計與實驗可以同步進行；設計和實驗用的元器件及測試儀器儀表種類齊全；可方便的對電路進行測試與分析，且易學易用，便于電氣類學生學習、開展綜合性的設計與實驗，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力。</p><p>　　六、設計與連線過

18、程中遇到的問題及解決方法</p><p>　　在設計時，我們最初設計的是由雙J-K觸發(fā)器來組成三進制計數(shù)器電路這部分內容的。不過在領器件時沒有領到，只有雙D觸發(fā)器和74LS161兩種選擇，而雙D觸發(fā)器還需要與非門和非門的結合，相對于74LS161而言稍顯復雜。經(jīng)討論，我們最終決定用74LS161加一個74LS00來實現(xiàn)三進制計數(shù)器電路。</p><p>　　在仿真時，我們也遇到了困難。我們

19、所學專業(yè)是計算機，對于電路方面的軟件基本沒接觸過，為了模擬仿真我們的設計方案是否可行，我們必須用到仿真軟件。仿真軟件我們先后就用了兩個，在我們模擬連接電路時發(fā)現(xiàn)，第一個仿真軟件中沒有電阻，于是又重新找可行的仿真軟件，最終我們用了NI Multisim10。由于對軟件的生疏，許多元器件都找不到，摸索討論了很久才成功地完成了電路仿真這一部分內容，驗證了我們的設計方案是可行的！</p><p>　　在電路連線過程中，我

20、們嘗到了失敗的滋味。在動手的時候遇見了好多沒想到的問題，芯片太小，電線太細，孔太小等等。因為不了解電路連線的規(guī)則，我們的電路布線很不美觀，還出現(xiàn)了壓線的現(xiàn)象。于是，就又拆了好幾次。由于粗心，我們還忽略了每個芯片都得接地接電源，芯片倒放導致與管角接線不符等，這些細微的小錯就出了許多，導致最后檢查了好多遍才找出錯誤，浪費了許多時間。</p><p><b>　　七、設計總結</b></p&

21、gt;<p>　　這次設計是通過查閱各種資料、與同學討論以及獨立思考設計出來的。</p><p>　　在設計過程中，我用到了本學期所學過的同步計數(shù)器74LS161和譯碼器74LS138。因此，我對它們的功能和運用有了更深一步的了解。同時通過Multisim軟件對電路進行模擬仿真，從而使設計結果得到了驗證。 通過這次課程設計環(huán)節(jié)，使我了解到模擬電路和數(shù)字電路之間的聯(lián)系，使我對單元功能電路的理解和運用能

22、力有了一定的提高。優(yōu)點：基本實現(xiàn)汽車在運行時尾燈點亮方式的基本情況。</p><p><b>　　設計中的不足：</b></p><p>　　1.在左尾燈閃亮的設計上還存在問題，課題要求在左轉彎時，左側3個指示燈按左循環(huán)順序點亮，而我們設計的只能循環(huán)點亮卻不能按左循環(huán)。</p><p>　　2.在答辯的過程中，老師給我們指出了，在我們的設計中

23、多用了許多反向器，其實只需稍修改下方案，將二極管反向連接再接地就可以了。 這樣就可以減少74LS04芯片的使用，同時也可以簡化電路圖。</p><p><b>　　八、分析失敗成因</b></p><p>　　首先，我們仿真圖是能成功運行的，說明我們的設計方案是可行的。而我們實際連接的電路卻沒能實現(xiàn)仿真時的效果，對其原因我們小組成員也進行的深刻的討論和檢驗。最終，我們

24、認為其最可能出錯的地方就是：線路接觸問題。電路連線我們反復檢查了好幾遍，與仿真圖的連線是一樣的。導致實際效果出不來，最有可能的就是在接線插入孔中時，與小孔中的電板線沒有接觸好，導致在某一部分的線路出現(xiàn)不通的現(xiàn)象。</p><p>　　九、設計實踐過程中的自我感受</p><p>　　課程設計是一個增長知識的課堂，通過本次實驗，我對汽車尾燈的設計與模擬，最后實現(xiàn)仿真與課本上的知識有了更深一步

25、的體會。其中的過程讓我體會到書本上的知識是做任何實踐的基礎，只有對基礎知識了解透徹，才會在設計方面游刃有余。同時也知道了很多與現(xiàn)代社會生活息息相關的東西都可以用自己學習過的知識做出來。這次課程設計是我們對書本中學到的各個部分原理的一次綜合的運用，在書本中我們看那些原理有老師的講解我們理解起來并不一定十分的困難，但是當我們將那些知識綜合運用的電路的設計中確實有了很多意想不到的困難。所以我們不僅要學好課本上的知識，還要學會將所學到的知識聯(lián)系

26、并應用到現(xiàn)實生活中，做到理論聯(lián)系實際。做好一個課程設計不僅要具備扎實的書本知識并會善于應用，還要學會查閱資料，對以前學過的知識不清楚的地方還要進行復習，實在搞不明白的地方要向老師或同學請教，這樣才可能做出一個比較不錯的課程設計。本次試驗也鍛煉了我的動手和設計的能力，對自己分析能力的提高有很大幫助。同時，由于是小組合作，使我們意識到了團體協(xié)作是多么的重要。</p><p>　　這次課程設計，雖然短暫。但卻是我們第一

27、次的自主合作的設計電路。以前書本上的內容第一次完完全全的在實際中實現(xiàn)。盡管通過驗證證明，我們所設計的方案是可行的，但是由于種種因素，最終的實際效果還是沒有出來。老師給予批評和指證我們牢記在心里，對于我們設計中存在的問題，由于時間因素在此不能明確解決，但在課下我們會繼續(xù)研究改善。如果以后還能遇到這種電子技術電路設計題目，我想我們會盡力做的更好。最后，感謝老師為我們提供這次的實習機會和悉心的指導。</p><p>&

28、lt;b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　1. 康華光、陳大欽等編 《數(shù)字電子技術第四版》 高等教育出版社，1999.6</p><p>　　2. 閻石．數(shù)字電子技術基礎（第五版[M]. 北京：清華大學出版社，2006.5</p><p>　　3. 謝自美．電子線路設計、實驗、測試[M]．北京：高等教育出版社， 2001</p&