1、洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告1汽车尾灯控制电路设计第 1 章 设计任务及要求1.1 设计任务设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个），用开关 J1、J2 选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。1.2 设计要求1、汽车正常运行时尾灯全部熄灭。2、汽车左转弯时左边的三个发光二极管按顺序循环点亮。3、汽车右转弯时右边的三个发光二极管按顺序循环点亮。4、汽车刹车时所有的指示灯随 CP 脉冲同时闪烁。设计要求具体见表 1-1。表 1-1 汽车尾灯显示状态变 化表开关控制 左转弯 右转弯J1 J2运行状态左边尾灯D1 D2 D3右边尾灯D4
2、D5 D60 0 正常运行 灯灭 灯灭0 1 右转弯 灯灭 按 D4D5D6 顺序循环点亮1 0 左转弯 按 D1D2D3 顺序循环点亮 灯灭洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告21 1 临时刹车 所有尾灯同时闪烁第 2 章 设计方案2.1 汽车尾灯设计要求汽车行驶时有正常行驶、左转、右转和刹车四种情况，设汽车尾部左右两侧各有 3 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.汽车右转弯时，右侧 3 个灯按右循环顺序点亮3.汽车左转弯时，左侧 3 个灯按左循环顺序点亮4.汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁2.2 设计原理及原理框图汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三
3、进制计数器，译码、显示驱动电路组成。由于汽车左转或右转时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。首先，设置两个可控的开关，可产生 00、01、10、11 四种状态。开关置为 00 状态时，汽车处于正常行驶状态；开关置为 01 状态时，汽车处于右转弯的状态；开关置为 10 状态时，汽车处于左转弯的状态；开关置为 11 状态时，汽车处于刹车状态。三进制计数器可由 J-K 触发器构成；译码电路可用译码器 74LS138 和 6 个与非门构成；显示、驱动电路由 6 个发光二极管和 6 个反向器构成。原理图如 2-1所示：洛 阳 理 工 学 院 课
4、程 设 计 报 告3图 2-1 原理框图脉冲发生电路三进制计数器译码显示驱动电路开关控制电路洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告4第 3 章 电路设计3.1 译码、显示驱动电路译 码 器 是 一 种 具 有 “翻 译 ”功 能 的 逻 辑 电 路 ， 这 种 电 路 能 将 输 入 二 进 制代 码 的 各 种 状 态 ， 按 照 其 原 意 翻 译 成 对 应 的 输 出 信 号 。 有 一 些 译 码 器 设 有 一 个和 多 个 使 能 控 制 输 入 端 ， 又 成 为 片 选 端 ， 用 来 控 制 允 许 译 码 或 禁 止 译 码 。74LS138 是 一 种 译 码
5、器 ， 由 于 74LS138 有 3 个 输 入 端 、 8 个 输 出 端 ， 所以 ， 又 称 为 3 线 8 线 译 码 器 。 三 个 输 入 端 CBA 共 有 8 种 状 态 组 合 （ 000111） ， 可 译 出 8 个 输 出 信 号 Y0Y7。 这 种 译 码 器 设 有 三 个 使 能 输 入 端 ， 当E1 与 E2 均 为 0， 且 E1 为 1 时 ， 译 码 器 处 于 工 作 状 态 ， 输 出 低 电 平 。 当 译 码器 被 禁 止 时 ， 输 出 高 电 平 。当一个选通端 E1 为高电平，另两个选通端 E2 和 E3 为低电平时，可将地址端 A、B、
6、C 的二进制编码在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出。比如：ABC=110 时，则 Y6 输出端有效，输出低电平信号。图 3-1 所示为 74LS138 的引脚图。图中 A、B、C 为译码地址输入端；E1、E2、E3 三个端口为选通端；Y 0Y 7为译码输出端（低电平有效） 。表 3-1 为3 线8 译码器 74LS138 的功能表。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告5图 3-1 74LS138 的引脚图表 3-1 74LS138 的功能表使能端 输 入 输 出E3 E2/E1 A B C /Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 /Y7X H X X X H
7、 H H H H H H HL X X X X H H H H H H H HH L L L L L H H H H H H HH L L L H H L H H H H H HH L L H L H H L H H H H HH L L H H H H H L H H H HH L H L L H H H H L H H HH L H L H H H H H H L H HH L H H L H H H H H H L HH L H H H H H H H H H H L表中 H 表示高电平，L 表示低电平。在本次设计中，通过控制 3 线8 线译码器 74LS138 的输出端有效(低电平)输
8、出，选择性点亮发光二级管。译码与驱动显示电路采用 74LS138、六个与非门和六个反相器组成。74LS138 的三个输入端 C、B、A 分别接入 S0、Q1、Q0,当 S1=1，S0=0 时，使能端信号 A=G=1,计数器的状态为 00、01、10 时，译码器对应输出端 Y0、Y1、Y2 依次为低电平有效,经与非门及使得与 R3、R4、R5 相连的指示灯 d1d2d3 按顺序循洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告6环点亮，示意汽车左转弯。同理当 S1=0，S0=0 的时候指示灯 d4d5d6 按顺序循环点亮，示意汽车右转弯。当 G=0,A=1 时，74LS138 的输出端全为 1，为
9、高电平，此时指示灯全灭，示意汽车正常行驶。而当 G=0,A=CP 时，所有指示灯将随 CP 的频率循环闪烁，示意汽车紧急刹车。其译码显示驱动电路图如图 3-2 所示:图 3-2 译码、显示驱动电路图3.2 J-K 触发器JK 触发器是数字电路触发器中的一种电路单元。JK 触发器具有置 0、置 1、保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK 触发器的功能最为齐全。在实际应洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告7用中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器。由 JK 触发器可以构成 D 触发器和 T 触发器。图 3-3 为 JK 触发器的逻辑符号。JK 触发器的状态方程为：n
10、nQKJ1这里 表示现态， 表示次态。现态表示时钟脉冲来到之前的触发器的1输出状态，次态表示时钟脉冲来到之后的状态 10-11。图 3-3 JK 触发器逻辑符号1、钟控 JK 触发器的电路如图 3-4 所示，门 G1 和 G2 构成基本 RS 触发器，门 G3和 G4 构成触发器引导电路。图 3-4 钟控 JK 触发器电路图当 CP=0 使， ， ，触发器的状态保持不变。当 CP=1 时，1SDR， ，触发器接受输入激励，发生状态转移。根据基本触发nQJSnK器的状态方程 01RSQnn洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告8可以得到当 CP=1 时nnn QKJRDSQ12、主从型
11、JK 触发器电路图如图 3-5 所示。它由两个可控 RS 触发器串联组成，分别称为主触发器和从触发器。J 和 K 是信号输入端。时钟 CP 控制主触发器和从触发器的翻转。图 3-5 主从 JK 触发器当 CP=0 时，主触发器状态不变，从触发器输出状态与主触发器的输出状态相同。当 CP=1 时，输入 J、K 影响主触发器，而从触发器状态不变。当 CP 从 1 变成 0 时，主触发器的状态传送到从触发器，即主从触发器是在 CP 下降沿到来时才使触发器翻转的。下面分四种情况来分析主从型 JK 触发器的逻辑功能。(1) J=l，K=l设时钟脉冲到来之前(CP=0)触发器的初始状态为 0。这时主触发器
12、的R=K，Q=0；S=J， ，时钟脉冲到来后(CP=l)，主触发器翻转成 1 态。当 CP1Q从 1 下跳为 0 时，主触发器状态不变，从触发器的 R=0，S=1，它也翻转成 1 态。反之，设触发器的初始状态为 1。可以同样分析，主、从触发器都翻转成 0 态。可见，JK 触发器在 J=1，K=1 的情况下，来一个时钟脉冲就翻转一次，即,具有计数功能。Qn1洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告9(2) J=0，K=0设触发器的初始状态为 0，当 CP=1 时，由于主触发器的 R=0，S=0，它的状态保持不变。当 CP 下跳时，由于从触发器的 R=1，S=0，它的输出为 0 态，即触发器
13、保持 0 态不变。如果初始状态为 1，触发器亦保持 1 态不变。(3) J=1，K=0设触发器的初始状态为 0。当 CP=l 时，由于主触发器的 R=0，S=1，它翻转成 1 态。当 CP 下跳时，由于从触发器的 R=0，S=1。也翻转成 1 态。如果触发器的初始状态为 1，当 CP=1 时，由于主触发器的 R=0，S=0，它保持原态不变；在CP 从 1 下跳为 0 时，由于从触发器的 R=0，S=1，也保持 1 态。(4) J=0，K=1设触发器的初始状态为 1 态。当 CP=1 时，由于主触发器的 R=1，S=0，它翻转成 0 态。当 CP 下跳时，从触发器也翻转成 0 态。如果触发器的初
14、始状态为 0态，当 CP=1 时，由于主触发器的 R=0，S=0，它保持原态不变；在 CP 从 1 下跳为 0 时，由于从触发器的 R=1，S=0，也保持 0 态。要实现三进制计数，其状态图如表 3-2 所示:表 3-2 三进制计数器的状态表现态 Qn 次态 Qn+1Q1 Q0 Q1 Q00 0 0 10 1 1 01 0 0 0根据 JK 触发器的状态激励方程 可得出：J=Q 0n K=Q1nnnQKJ1三进制计数器可由两个 JK 触发器 连接实现。其电路图如 3-6 所示:洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告10CLK1J4K16Q 15Q 14A74ls76CLK1J4K16Q
15、 15Q 14A74ls76“1“1“CP图 3-6 JK 触发器构成的三进制计数器电路图3.3 开关控制器件及电路3.3.1 与非门 74LS00 与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与运算输入要求有两个，如果输入都用 0 和 1 表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如 1 和 1（两端都有信号） ，则输出为 1；1 和 0，则输出为 0；0 和 0，则输出为 0。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对此与运算结果进行非运算的结果。如图 3-7 和图 3-8 为与非门两种逻辑符号表示。在图 3-7 和图3-8 中，A、B 为输入端，C 为输出端。图 3-7 与非门逻辑符号 1
