1、洛 阳 理 工 学 院课 程 设 计 报 告 课程名称 _设计题目 _专 业 _班 级 _学 号 _姓 名 _完成日期 _脉冲与数字电路汽车尾灯控制器的设计2013 年 6 月 21 日课 程 设 计 任 务 书设计题目：_设计内容与要求：设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。在汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯（采用发光二极管模拟） ，根据汽车运行的情况，指示灯具有 4 种不同的显示模式：（1）汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；（2）汽车右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮；（3）汽车左转弯时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮；（4）汽车临时刹车时，
2、左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。要求：（1）设置转弯信号状态计数电路；（2）设置时钟发生电路（f=1Hz）；（3）设置控制电路；（4）画出汽车尾灯控制电路图。指导教师： 赵国增、任波 2013 年 6 月 10 日课 程 设 计 评 语成绩：指导教师：_汽车尾灯控制器的设计年 月 日洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告I目 录第 1 章 设计要求及设计目的 11.1 课题的意义 11.2 设计要求 11.3 设计目的 1第 2 章 设计简介及设计方案论述 .22.1 设计分析 22.2 设计方案简介 2第 3 章 详细设计内容 .33.1 设计步骤 33.1.1 列出尾灯与汽车运行
3、状态表 .33.1.2 设计总体框图 .33.1.3 设计单元电路 .43.2 设计内容 73.3 电路图分析 .7第 4 章 设计结果及仿真 .84.1 总电路图 84.2 仿真连接图 84.3 输出仿真 9结 论 10心得体会 11参考文献 12洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告1第 1 章 设计要求及设计目的1.1 课题的意义本次课程设计历时一周，通过分组讨论，实现课题的任务。本次实验可以将课本上学习到的知识很好的应用到实际中来，增强独立设计思考能力及自主动手能力。在实验中，更深地理解相关原理。实验掌握了逻辑电路的设计能力，可以在今后的电路设计问题上运用本次课程设计学习到的相
4、关经验来解决相应问题。1.2 设计要求1.熟悉常用芯片的使用，掌握时序逻辑电路和组合逻辑电路的分析方法2.画出控制电路框图和原理图3.用 multisim 完成电路仿真分析4.写出设计报告1.3 设计目的1.用 6 个发光二极管模拟 6 个指示灯（汽车尾部左右各 3 个灯）2.当汽车正常行使时 6 个灯全灭3.当汽车左转时，左边 3 个灯循环闪亮4.当汽车右转时，右边 3 个灯循环闪亮5.当汽车刹车时，6 个灯全部闪亮洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告2第 2 章 设计简介及设计方案论述2.1 设计分析实验要求实现正常行驶、左转、右转、刹车这四种状态下汽车尾灯的显示情况。我们可以用
5、 6 个 LED 显示灯来模拟汽车的尾灯，左边三个，右边三个。当汽车正常行驶，在两侧的 LED 灯全部熄灭；转向时，汽车对应一侧的灯循环点亮；刹车情况下，所有的灯全部闪。完成这些要求，我们可以设计 3 个开关来模拟转向、刹车开关。其中，K0 K1 控制汽车尾灯的左转（01） ， 控制右转（10） ，控制刹车（00） 。当所有开关为低电平时，表示汽车正常行驶；当有一个转向灯开关为高电平时，汽车相应一侧的灯循环点亮；当刹车开关为高电平时，6 个灯同时闪。这里，我们需要三大部件：第一，尾灯电路，控制汽车的全灭、单侧循环点亮、全部闪这三种不同的状态；第二，计数器电路，实现循环闪的几种状态的来源；第三，
6、开关控制电路，把 K0、K1 通过组合逻辑电路来实现对尾灯电路的整体控制。2.2 设计方案简介本次设计方案主要有三个模块：开关控制电路、三进制计数器电路和尾灯译码驱动电路。通过把这三个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，由双 JK触发器 74LS76 构成三进制计数器电路，来产生 00，01，10，11 这四种循环的序列，此信号提供转向时车灯循环点亮的初始信号来源。其次，利用 3-8 译码器74LS138 芯片，实现对初始循环信号进行译码，实现车灯按照要求来循环点亮。最后，通过 K0 、K 1 三个开关设计一个组合逻辑电路，控制尾灯电路，完成开关控制电路的设计。这几步得到的信号即可输出到发光
7、二极管上，实现所需功能。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告3第 3 章 详细设计内容3.1 设计步骤3.1.1 列出尾灯与汽车运行状态表表 3-1 尾灯和汽车运行状态关系表开关控制 左尾灯 右尾灯K0 K1运行状态 D1 D2 D3 D4 D5 D60 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 D3 D2 D1 顺序循环点亮灯灭1 1 临时刹车所有的尾灯随时钟 CP 同时闪烁3.1.2 设计总体框图由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，
8、各指示灯与各给定条件（K 0、K 1、CP、Q 1、Q 0）的关系，即逻辑功能表如表 3-2 所示（表中 0 表示灯灭状态，1 表示灯亮状态） 。表 3-2 汽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K0 K1 Q1 Q0 D1D2D3 D4D5D60 0 X X 000 0000 10 00 11 0000 100000 010000 0011 00 00 11 0001 000010 000100 0001 1 X X CPCPCP CPCPCP洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告4由表 3-1-2 得出总体框图，如图 3-3 所示：图 3-3 汽车尾灯控制电路原理
9、框图3.1.3 设计单元电路1. 三进制计数器三进制计数器电路可由双 JK 触发器 74LS76 构成。图 3-4 三进制计数器电路图采用 CP 下降沿触发的 JK 触发器，当 CP 由 1 跳变为 0 时，触发器的输出依据 J 和 K 的状态而定。表 3-5 为 J-K 触发器的状态表。表 3-5 J-K 触发器的状态 表J K 1nQ说明0011010101 nQ输出状态不变同 J 端状态同 J 端状态输出状态翻转洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告5由双 JK 组成的三进制计数器的逻辑功能表如表 3-2。JK 触发器构成的三进制计数器电路原理图如图 3-4 所示U19A74LS
10、76N1J4 1Q 151Q 141K161CLR31CLK11PR2VCC5VU17B74LS76N1J4 1Q 151Q 141K161CLR31CLK11PR233353437VCCVDD5VVDD图 3-1-4 三进制计数器2. 开关控制电路K1、K2、CP 与 G、A 逻辑功能如下表 3-1-4 所示表 3-1-4 K1、K2、CP 与 G、A 逻辑 功能表开关控制 使能信号K1 K 2 CP G A0 0 0 10 1 1 11 0 1 11 1 CP 0 CP开关控制电路的电路原理图如图 3-1-5 所示U16A74LS10DK1Key = A K0Key = A U18A74L
11、S86DVCC5VR7 200R8200VCCU14A74LS04D291513GND图 3-1-5 开关控制电路原理 图洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告63. 3-8 译码器本课程设计采用的是 74LS138 译码器74LS138 为 3 线8 线译码器，共有 54/74S138 和 54/74LS138 两种线路结构型式，其 74LS138 工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。74LS138 的作用利用 G1、/(G2A) 和/(G2B) 可级联扩
12、展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138 还可作数据分配器74LS138 引脚图如图 3-1-6 所示图 3-1-6 3-8 译码器引脚图3 线-8 线译码器 74LS138 的功能表表 3-1-5 译码器真值表无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到 74LS138 的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平 1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平 0，其余 7洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告7个输出管脚全为高电平 1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为 0 的情况，说明该芯片已经损坏3.2 设计内容汽
13、车尾灯电路如图 3 所示，其显示驱动电路由 6 个发光二极管和 6 个反相器构成，译码电路由 38 译码器 74LS138 和 6 个与非门构成。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K11，K20 时，使能信号 AG1，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）0Y23Y45，即反相器 G1G3 的输出也依次为 0，故指示灯 D3D2D1 按顺序点亮示意汽车左转弯。若上述条件不变，而 S10，S2 1 时，则 74LS138 对应的输出端
14、 、4Y、 依次为 0 有效，即反相器 G4G6 的输出端依次为 0，故指示灯5Y6D4D5D6 按顺序点亮示意汽车右转弯。当 G0，A 1 时，74LS138 的输出端全为 1，G1G6 的输出端也全为 1，指示灯全灭；当 G0,A=CP 时，指示灯随 CP 的频率闪烁。3.3 电路图分析如下图 3-3-1 所示为汽车尾灯控制器输出 LED 模拟汽车尾灯电路图U174LS138DY0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7A1 B2C3G16 G2A4G2B5U3A74LS00DU4B74LS00DU5C74LS00DU6D74LS00DU7A74LS04DU
15、2D74LS00DU8D74LS00DU9A74LS04DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04D123456R1200R2200R3200R4200R5200R620010111289D1D4172330D6D5 2527D3D2 202128VCC5VVCC16181922242614图 3-3-1 汽车尾灯控制器 LED 显示连接图开关控制电路。设 74LS138 和显示驱动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（K 0、K 1、CP）的真值表，洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告8
16、如表 4 所示，由表 4 结果整理得逻辑表达式为：G= K0K 1A= K0K1+ K0K1CP= K0K1K0K1CP第 4 章 设计结果及仿真4.1 总电路图汽车尾灯电路总图如下图 4-1-1 所示。 U174LS138DY0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7A1 B2C3G16 G2A4G2B5U3A74LS00DU4B74LS00DU5C74LS00DU6D74LS00DU7A74LS04DU2D74LS00DU8D74LS00DU9A74LS04DU10A74LS04DU11A74LS04DU12A74LS04DU13A74LS04D123456
17、R1200R2200R3200R4200R5200R62001011121489D1D41723U16A74LS10DK1Key = A K0Key = A U18A74LS86D30U19A74LS76N1J4 1Q 151Q 141K161CLR31CLK11PR2VCC5VXFG1GNDD6D5 2527D3D2 2021VCC5VR7 200R8200 VCCU14A74LS04D28291513VDD5VVCC5V XSC1ABCDGT22242631VCCXSC2ABCDG T1618197GNDU17B74LS76N1J4 1Q 151Q 141K161CLR31CLK11PR2
18、33VDD353437VCC图 4-1-1 汽车尾灯控制器总电 路图4.2 仿真连接图四踪示波器与原理图连接示意图如图 4-2-1 所示。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告9U174LS138DY0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7A1 B2C3G16 G2A4G2B5U3A74LS00DU4B74LS00DU5C74LS00DU7A74LS04DU9A74LS04DU10A74LS04D123R1200R2200R32001089D1 1730 D3D2 202128XSC2ABCDG T1618197图 4-2-1 四踪示波器仿真连 接图4
19、.3 输出仿真图 4-3-1 开关不同状态的输 出状态K0、K1 开关闭合、断开的四种状态 00、01、10、11 分别表示，如图 4-3-1所示为开关处于右转弯（01）状态时两个示波器的波形图洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告10图 4-3-2 示波器 1、2 的波形 图结 论通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识，并且将能够灵活运用已学到得有关知识并应用于实践。同时也让我认识到团队协作所需要的各种能力，分工、沟通、组织、合作等。这次设计不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学
20、分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了为人处事的态度。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但通过和同学一起查阅资料与讨论思考终找出了原因所在，将设计圆满完成。本次课程设计中，我们这一小组的课题是：汽车尾灯控制电路的设计。通过一番努力基本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧 3 个灯按右循环顺序点亮，车左转弯时，左侧 3 个灯按左循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。从一开始接受课程设计任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终模拟成功，每一步都必须认真仔细。在设计过程中，
21、我们用到了以前所学的同步计数器 74LS161 和 74LS138。让我们对其功能和运用有了更深一步的了解。并且通过 Multisim 软件对电路进行模拟仿真，使设计结果得到验证。此次设计让我感触很深，我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我了解到了模拟电路和数字电路之间的联系，使我对单元功能电路的理解和运用的能力有了进一步的提高；掌握了数字基本仪器仪表的使用方式及其 74 系列的部分芯片的使用，熟悉了电子设计的一般步骤和方法；明白了科研过程的艰辛和思考对科研的重要性，及其如何提高实际解决问题的能力和水平，掌握了自主查询资料，身体力行解决问题的能力。也了解了所学课程在实际生活中的应用
22、。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告11数字逻辑作为电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。心得体会在此次课程设计中不仅培养了独立思考、动手操作的能力，其他各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最让我们受益匪浅的。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很
23、大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能苦中作乐。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，将理论应用到实际中，才能真正为社会服务，从而在提高自己的实际动手能力和独立思考的能力的同时为社会服务，发挥自己价值。 实验过程中，也对我们个人的进行了考察，培养了我们的自主学习的精神，共同体会到成功后的喜悦心情。知识就是力量，只有同学互相之间默
24、契融洽的配合及充分的知识储备、搜集学习才能换来最终完美的结果。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。最后感谢赵国增老师的悉心指导，点化和无私的帮助，以及本组同学的积极讨论思考。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告12参考文献1 康华光等编著.电子技术基础数字部分（第五版）. 北京：高等教育出版社， 20062 阎石主编 .数字电子技术基础. 北京：高等教育出版社，19983 吕思忠，施齐云编.数字电路实验与课程设计 . 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20014 朱定华等编 .电子电路测试于实验. 北京：清华大学出版社，20045 21IC 中国电子网（ http:/）6 欧阳星明主编 .数字逻辑. 武汉:华中科技大学出版社，2012洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告13
