数电课程设计实验报告

目录

汽车尾灯控制电路设计

第一章设计指标 (3)

设计指标 (3)

第二章系统概述.......................................... .. .. (3)

2.1设计思想 (3)

2.2可行性论证 (5)

2.3各功能的组成 (5)

2.4总体工作过程 (5)

第三章单元电路设计与分析 (6)

3.1各单元电路的选择 (6)

3.2设计及工作原理分析 (9)

第四章电路的组构与调试.......................................... (9)

4.1 遇到的主要问题 (9)

4.2 现象记录及原因分析 (9)

4.3 解决措施及效果 (9)

4.4 功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 (9)

第五章结束语 (9)

5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明 (9)

5.2 总结设计的收获与体会 (9)

附图(电路图、电路总图) (11)

参考文献 (11)

第一部分：汽车尾灯控制电路设计

第一章设计指标

用6个发光二极管模拟汽车尾部左、右两侧的3个尾灯，用开关模拟左转、右转、刹车、倒车和检查控制。当汽车处于左转或右转状态时，左侧或右侧的3个汽车尾灯按照左循环或有循环的顺序以1Hz的频率依次轮流点亮。当刹车键按下时，汽车所有的尾灯同时长亮。当倒车键按下时，汽车所有的尾灯以1Hz 的频率闪烁，同时蜂鸣器以0.5s响、0.5秒停的方式鸣响。4个按键优先级别最高为倒车。若转弯键和刹车键同时按下，转弯侧的灯轮流循环亮，另一侧的灯长亮。若左转、右转按键同时按下，做刹车处理。

第二章系统概述

2.1设计思想

分析设计要求可知，电路主要根据三个按键对两组6个发光二极管进行控制。发光二极管的点亮模式有3种：循环轮流点亮，闪烁，长亮。

发光二极管循环轮流点亮采用的是计数器控制译码器实现电路，闪烁点亮和蜂鸣器鸣响采用的是一定频率的脉冲信号控制。

左右两组尾灯模式对称，所以采用的是相同的模式控制。每组尾灯有3路输出，采用三进制计数器控制2—4译码器74139m实现，74139m为高电平有效。当使能无效时，74139m的4个输出都为高电平；使能有效时，根据译码器输入B、A的码值i输出Yi为低电平。

由表可见，采用74149m输出Y0—Y2方向后控制3个尾灯，当时能G有效时，可有计数器控制译码器输入B、A按“00”“01”“10”状态变化，则3个尾灯轮流依次点亮。若使能G无效，译码器输出全为高电平，可采用逻辑门

控制发光二极管全亮或由倒车键选通脉冲信号控制发光二极管。74139m逻辑功能表如图2-6-1所示。

表2-6-1 2—4译码器74139m功能表

输入

G B A

输出

Y0 Y1 Y2 Y3

L * *H H H H

H L L L H H H

H L H H L H H

H H L H H L H

H H H H H H L

采用20Hz至20KHz的音频脉冲信号控制蜂鸣器，可以使蜂鸣器鸣响，信号频率越高，音调越高。本设计在倒车时，蜂鸣器以0.5秒间隔鸣响，可以在刹车键按下时，通过逻辑门控制产生如图2-6-1的脉冲信号波形驱动蜂鸣器，尾灯控制参考设计方案原理框图如图2-6-2所示。

图2-6-1倒车时蜂鸣器控制波形

图2-6-2尾灯控制参考设计方案原理框图

图2-6-3汽车尾灯控制电路状态表

2.2可行性论证

在汽车运行的过程中，驾驶司机通过尾灯通知后继车辆本人的意图，对于维持正常的交通次序，保障人生安全具有极其重要的意义。所以设计出一个更加科学，实际化的尾灯电路控制系统是十分有必要的。下面从2个方面论述本设计的可行性。

（1）用按键控制4种状态，使司机在应急状态能够以最快速度通知其他司

机自己的行车意图。避免了脚踩刹车时的反应滞后；转弯时左右循环，让后继车辆更加清晰明白前行车辆的意图，避免视觉失误；设计时还考虑优先级，最高级别为倒车，转弯键和刹车键同时按下，转弯侧循环亮，另一侧灯长亮。若同时按下左右转弯键做刹车处理。优先级别的设计更人性化的考虑了各种驾驶时情况的变化。

（2）设计电路简单易于实现，适合于投入生产。整个设计采用7个7490级联实现8分频，再用一个7490和一个与门实现三进制计数，两个74139m 译码器分别控制左右循环，逻辑控制则采用门电路实现，不存在不可操作部分。

（3）电路的设计利用QuartusⅡ绘图，分析综合后下载到LP-2900装置上，通过编相应的引脚，实现效果。

综上，本设计方案是可行的。

2.3各功能的组成

分频器采用7490芯片实现。用7个7490实现10MHz-1Hz共八个10倍分频，得到1KHz和1Hz的信号，用于实现不同频率信号的输入。倒车时需要交替选择1KHz和1Hz频率，可以用分频器实现。

三进制计数器采用7490进行三进制计数电路设计，用异步清零使其变为三进制计数器。QB、QC为输出，00,01,10；复位信号为11，用于控制译码器的两个输入，使左转，右转实现循环点亮。

译码器采用74139m，其中一个译码器的使能端控制左循环的逻辑信号控制，另一个译码器额使能端控制右循环的的逻辑信号控制。

逻辑控制部分则实现左边长亮电路、右边长亮电路、左边循环点亮电路、右边循环点亮电路和蜂鸣器的选择。

FPGA开发装置用于实现设计，D区的发光二极管L13-L15、L20-L22作为左、右两组尾灯。C区的蜂鸣器实现倒车控制。

整个电路实现4个功能，分别是左转、右转、刹车、倒车。左、右对称，以左转为例：有分频器，三进制计数器，译码器，非门，与门，LED灯组成；刹车由与门，或门组成；倒车由分频器和与门实现。

2.4总体工作过程

左循环键按下时，分频器选择1Hz频率，计数器输出控制左循环译码器，循环点亮三个灯；右循环键按下时，分频器选择1Hz频率，计数器输出控制右循环译码器，循环点亮三个灯；刹车键按下时时不选择频率，直接输入电平，六个灯同时长亮；倒车键按下时，交替选择1KHz和1Hz频率，蜂鸣器0.5秒间隔响，左右尾灯均1Hz闪；左右键同时按下做刹车处理，刹车键和转弯键同时按下，转弯侧尾灯循环点亮，另一侧长亮；

第三章单元电路设计与分析

3.1各单元电路选择

分频器

分频器用7490芯片实现。用7个7490实现10MHz-1Hz共八个10倍分频，得到1KHz和1Hz的信号。当计数器脉冲CP控制五进制计数器的时钟CLKB，并以五进制计数器的最高为输出QD控制二进制计数器的时钟CLKKA，构成5421BCD码十进制计数器，输出码从高位到低位顺序为QA、QD、QC、QB。最高为输出QA的占空比为50%。满足要求，设计图如下：