课程设计（论文）汽车尾灯控制电路设计与仿真.doc

学校代码： 10128学 号： 200921204098课程设计说明书题 目：汽车尾灯控制电路设计与仿真学生姓名：学 院：班 级：指导教师： 二一一年七月十三日摘 要当今社会，汽车成为了人们外出旅游和工作不可缺少的交通工具，随着科学技术的迅猛发展，汽车的控制电路已经由过去的全人工化发展成了智能化，而汽车尾灯是汽车转向控制电路的一个重要部件。本次设计就是对汽车尾灯转向时的自动控制。为了演示整个控制过程，这里用6个发光二极管模拟6个转向灯的亮灭，即汽车左转弯时，左面的3个转向灯由全亮到依次熄灭再到全灭，右面的3个转向灯与之相反；用单刀双掷开关控制左右转向灯电路。分析汽车尾灯的设计原理，采用逻辑电路（时序逻辑电路）及逻辑元件（555定时器、74160计数器和一些逻辑门等），用逻辑电位“0”和“1”控制尾灯的亮灭，并用Multisim软件仿真模拟汽车尾灯的控制电路，获得实验结果及部分波形图。关键词：74160计数器；555定时器；单刀双掷开关；发光二极管。Abstract Today's society, as people travel, car and work an indispensable means of transport, with the rapid development of science and technology, the car control circuit has been from the past into the development of artificial intelligence, and the taillights are steering control circuit an important component. The design is the rear of the car when the automatic steering control. To demonstrate the control process, where light-emitting diodes with 6 analog 6 turn signal light off, that is, when the car turn left, turn left 3 lights from the light to turn off and then the whole body, to the right turn signal three contrary; SPDT switch with turn signals around the circuit. Analysis of automotive taillight design principle, the use of logic (sequential logic circuits) and logic elements (555 timers, counters, and some 74 160 logic gates, etc.), with the logic potential "0" and "1" control taillights light off, and with Multisim software simulation of the control circuit car taillights, and some experimental results obtained waveforms. Keywords: 74160 counter; 555 timer; SPDT; light-emitting diodes. 显示对应的拉丁字符的拼音字典目录一、设计任务概述1二、设计方案论证及方框图1三、电路组成及工作原理3四、电路元器件选择与计算5五、安装与调试61、安装2、测试方案3、调试过程4、调试中发现的问题及解决措施六、指标测试61、单元电路功能测试2、整体电路功能测试创新结论参考文献一 设计任务概述设计一个汽车尾灯电路，汽车左右两侧各用3个指示灯（用发光二极管模拟），当汽车正常运行时，6个指示灯全灭；汽车左转弯时，左侧的3个指示灯依次向左熄灭（描述成逻辑电位即111>110>100>000）；汽车右转弯时，右侧的3个指示灯依次向右熄灭（描述成逻辑电位即111>011>001>000）。灯的亮灭情况如图： 二 设计方案方框图及论证1.汽车尾灯控制的逻辑功能表表1：汽车尾灯逻辑功能表：开关控制汽车运行状态右指示灯状态左指示灯状态S1 S20 0正常运行全灭全灭0 1左转弯全灭由全亮到依次熄灭1 0右转弯与左转灯相反全灭1 1刹车全亮全亮2.汽车尾灯方案框图综合汽车转向灯的用途，以及使用的特点，并根据本设计要求及性能指标，兼顾可行性、可靠性和经济性等各种因素，确定汽车转向灯的主要组成部分的方框图如图1所示。它由延555频率产生部分、74ls160时序状态产生部分和汽车尾灯三部分组成。555定时件160 74ls160时序产生尾灯状态输出6个D触发器图1 汽车尾灯控制电路在实现电路时可以有多种方案：设计方案如下：方案一：由6片D触发器控制6个汽车尾灯的亮灭，通过Q*=D的状态方程连线；部分电路图如下： 图2 D触发器连接成的电路图通过D触发器控制灯的3个不同状态，并由555定时器提供3种不同的脉冲波形，最后由两个单刀单掷开关来控制左右尾灯的亮灭。方案二：用74ls160定时器来控制汽车尾灯的状态输出，并由555定时器提供脉冲，最后由单刀双掷开关控制左右尾灯的亮灭。以右边的三个灯的状态为例：表2：右转弯灯逻辑状态及真实状态表74ls160输出逻辑电路转换尾灯状态D2D1D0ABCABC100111亮亮亮101011灭亮亮110001灭灭亮111000灭灭灭逻辑电路的逻辑公式：a= A'+C' b=C' c=A'+B'+C' 3.设计方案比较与论证：方案一连线简单易懂，所用的逻辑门电路也相比较少，但设计前需要耐心比较汽车尾灯的不同状态，并由此找出逻辑状态的转化规律，由状态方程确定逻辑门的连接方式。这个方案是最后才想出的，虽然设计出来的电路简单易懂，但是却不容易想出用D触发器设计。方案二是我们组首先想到的。74ls160计数器简单易懂，有预置数，还可以通过逻辑门控制输出值，把输出端与发光二极管相连接可有效地控制尾灯的亮灭。该方案的开关是由单刀双掷开关组成的，与高电位相连，而方案一的开关电路需要两个单刀单掷开关，控制起来较为麻烦。本次实验主要论述方案二。三 电路组成及工作原理1555定时器555定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，其主要功能为提供时钟脉冲。这部分电路主要由比较器C1和C2、两个电阻等组成。555定时器的工作原理如右图： 图3 555定时器原理图 2.74ls160计数器74ls160计数器是用来累计并寄存输入脉冲数目的时序逻辑部件，不仅用于计数，而且还用于定时、分频和程序控制等，用途极为广泛。部件图如右：图4 74160计数器原理图 3.总电路图设计 图5 总电路图设计 四 电路元器件选择与计算1555的选择选用555产生脉冲信号，就是因为其简单方便，且汽车上没有交流信号源，则必须用555产生脉冲信号 图6 CD555引脚排列图 图7 CD555内部结构图2.74ls160d的选择因为灯的状态有四种，并且是循环的交替，则使用74ls160可以完美的解决问题，并且有规律的变换。3.电路元器件汇总表3：元器件汇总序号代码元件名称数量1555555定时器62LRD发光二极管63C电容124R电阻125KEY开关1 五.安装与调试 1安装（1）按照电路原理图在实验电路板上连接电路。（2）检验，并确保每根连线的正确性。2测试方案（1）验证信号的产生是否正确A 按总电路图连线，检查无误后接通电源B 用示波器来查看555产生波形（2）调试555的脉冲时间（3）调74ls160单元3调试过程（1）调试555单元先暂不装集成块74ls160和以后的部分，将示波器连接上。观察波形是否为所需要的波形，若不符合，调节555频率使之满足要求。4调试中发现的问题及解决措施（1）灯亮灭间隔时间太短调节555定时器的频率，一般为100Hz。六指标测试1单元电路功能测试（1）左侧尾灯电路逻辑真值表表4：左尾灯真值表开关的逻辑状态灯的输出逻辑状态K1R3 R2 R100 0 011 1 10 1 10 0 10 0 0（2）74ls160时序波形2整体电路功能测试经过测试和调整。对于整个电路的设计基本思路是正确的，已经在实验过程中的每一次失误作出调整，用模拟仿真实验软件做出的时序波形图如下:3.电灯的亮灭情况创新设计刹车时六个灯全部都两亮，并闪烁。利用74sl160的第四个时序端口D3 真值表如下：表5：创新尾灯状态表74LS160逻辑转化灯亮灭D0D1D2D3ABCABC0000111亮亮亮1000011灭亮亮1100001灭灭亮1110000灭灭灭可以看出，D3一直是0状态，将刹车开关接到D3，当刹车时，D3封锁所有的门，使得六个灯全部点亮，同时调整脉冲频率，使其闪烁。图示如下：结 论一在此次课程设计中完成了下述工作：1先是设计任务的需求分析，然后查阅资料完成原理的理解工作，并以此设计图纸。2根据技术优越情况，选择实际和理想方案。3在调试过程中检查错误，进行仿真模拟和实际操作，并仔细分析，由此获得完善和提高，并进行实际和理论上的一些创新。二课程设计中下述工作没能完成：课程设计中基本问题都已经完成，基本上完成要求三本设计可以在下述方面进行功能扩展，但是因为时间关系未能完成设计：1可以根据实际来完成一些刹车设计，以及利用不同的灯的颜色来分别表示最终的转向。2.为了达到节约的要求还可以连接一些光敏电阻，使灯只在夜晚发光。四设计的感想本次课设是我们的第一次课设，刚开始，我总觉得课设无外乎就是做题，并把题中的理论加以实验的验证，但着手的第一天，我就发现了不少问题，比如尾灯的原理问题、部件的组建问题还有仿真软件的运行等等，它们困扰了我很多天，但经过大家的共同努力和老师的细心指导，我们总算是逐个解决了。虽然课设前后花费了我们大约5天的时间，但我们对于计数器的原理知识以及运行情况有了比较全面的了解，并加深了这方面知识的掌握深度。汽车尾灯是控制汽车转向的重要部分，它关乎着司机的生命安全和交通系统的正常运行，所以这项设计在生活中有着比较广泛的应用。我们组首先从汽车尾灯的原理入手，确定了本次设计应该使用时序逻辑电路，然后把汽车尾灯的亮灭状态转化成逻辑状态，分析应该获得的波形，我们组的部分成员想到了74ls160计数器和逻辑门的连接，经过图纸设计和仿真运行，方案成功，但连线较为复杂。在最后一天，我想到了D触发器的连接，通过状态方程和逻辑状态分析，并把逻辑门运用进去，方案也获得成功，但需要两个开关，控制系统较为麻烦，而且分析过程时间较长，方案设计较为困难。课设是我们学习生活的一部分。它让我明白，生活中的一个简单的现象也有深刻的内涵，甚至覆盖着广泛的学科系统。当然我们并不能局限于生活，我们还要根据人们的需求，产生较为创新的想法，并应用于实践中。所以，我们学习不仅仅是获取知识，更重要的是获得更为宝贵的思想精髓。在科技迅猛发展的时代，社会需要的人才不在局限于某个方面，在这种时代背景下，我们更需要拥有创新的头脑，用自己独特的思维为社会做出自己应有的贡献。参考文献1 阎石数字电子技术基础（第五版）M北京：高等教育出版社20062 中国集成电路大全编委会中国集成电路大全TTL集成电路M北京：国防工业出版社1985：567-6003 房建东 荀延龙 王艳荣等电子技术M呼和浩特：内蒙古大学出版社20044 苗松弛 电子实习与课程设计M. 中国电力出版社.2009年10月5 朱传琴 电子技术 出版社：中国电力出版社.2010年9月设计所需仪器设备及元器件清单 序号名称型号及使用参数数量备注1可调直流稳压电源DICE-DG一台274ls160DT-830B两块3555定时器一块4发光二极管6个5非门6片6与门CC45182个7三线输入与非门CC40602个4060或8或门CC4010610个40106有一种即可9单刀双掷开关