数电汽车尾灯控制电路课程设计

任务书
一、题目：汽车尾灯控制电路
二、设计目的要求
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三个指示灯（用发光二极管模拟）。

（1）汽车正常行驶时只是灯全灭；
（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。

三、主要内容及实现的功能
电路有四种状态，即汽车正常行驶，向左转弯，向右转弯，临时刹车。

要实现所要求的四种状态，对于要实现的四种状态，电路设计主要有三方面的要求：一是脉冲频率的要求；二是汽车尾灯显示与汽车行驶状态要一一对应；三是汽车尾灯的显示要依次循环变亮。

针对以上三项要求，我们设计了相应的模块。

用555芯片实现脉冲产生电路，其主要电路为一多谐振荡电路；通过译码电路和开关控制电路实现汽车尾灯与汽车行驶状态之间的对应；通过三进制计数器实现汽车尾灯依次并循环显示。

四、主要参考资料
课程设计报告
一、课题分析
汽车尾灯控制电路，主要有三方面的要求：一是脉冲频率的要求；二是汽车尾灯显示与汽车行驶状态要一一对应；三十汽车尾灯的显示要依次循环变亮。

针对以上三项要求，我们设计了相应的模块。

用555芯片实现脉冲产生电路，其主要电路为一多谐振荡电路；通过译码电路和开关控制电路实现汽车尾灯与汽车行驶状态之间的对应；通过三进制计数器实现汽车尾灯依次并循环显示。

二、设计文档
（1）汽车尾灯显示与汽车运行状态关系
为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。

假定用开关k1和k0进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表1所示。

表1. 汽车尾灯和汽车运行状态
开关控制
运行状态左尾灯右尾灯
K1 K0 D4 D5 D6 D1 D2 D3
0 0 正常运行灯灭灯灭
0 1 右转弯灯灭按D1 D2 D3顺
序循环点亮
1 0 左转弯按D4 D5 D6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（2）汽车尾灯控制电路功能描述
在汽车左右转弯行驶时由于3个指示灯被循环顺序点亮，所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输
出高电平，按要求顺序点亮三个指示灯。

可得出描述指示灯D1、D2、D3、D4、D5、D6与开关控制变量k1、k0，以及时钟脉冲cp之间关系的功能表如表2所示（表中0表示灭灯状态，1表示灯亮状态。

表2，汽车尾灯控制器功能表
开关控制 三进制计数器 六个指示灯
K1 K0 Q1 Q2 D6 D5 D4 D3 D2 D 1 0
/ / 0 0 0 0 0 0 0
1
0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 1
1
/
/
cp
cp
cp
cp
cp
cp
（3）设计原理框图
根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如下图所示。

.
结合以上设计分析与功能描述，在原假设设计思路和够想上，课得出汽车尾灯控制器的结构框图。

整个电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示五大模块组成。

三、详细模块设计
（１）555定时器简介：555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反向输出端的电压为2/3Vcc,则比较器A2的输出为1，可使RS触发置1.使输出端OUT为1.如果阙值输入端TH的电压大于2/3Vcc，，同时TR电压大于1/3Vcc，则A1输出为1.A2输出为0，可将RS触发器置0.可使输出为0电平。

下图为555定时器内部结构与引脚图：
用555制作脉冲发生器的原理图
如果为由555定时器构成的多谐正当器。

接通电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时V o为低电平，电容C通过R2 和T放电，是Ｖｃ下降。

当Ｖｃ先降到１/3Vcc时，触发器又被复位，Ｖｏ翻转为高电平，周期Ｔ为：
（２）开关控制模块的设计
设译码与显示驱动电路的使能控制信号为Ｅ和Ｆ，Ｅ与译码器74LS138的使能端E1相连，F与显示驱动电路中
与门的一个输入端相连。

由总体逻辑功能可知，E和F与开关控制变量K1和K0以及及时脉冲CP之间的关系如表3-1所示：
表3-1开关控制变量与时钟脉冲的关系
根据表3-1可求出使能控制信号E和F的逻辑表达式为：
根据E和F的逻辑表达式，可以画出模式控制电路，如下图所示：
开关控制电路
（3）、三进制计数器模块的设计
三进制计数器可用触发器级联构成也可由集成计数器改造，考虑到稳定性的关系，因此在电路的设计中我们选用十六进制计数器74LS76芯片进行改造来达到三进制计数器。

74LS76芯片引脚图如下所示：
由以上74LS76的功能表可知，当把Q A和Q B输入与非门，输出端在CLR端，即可以通过反馈清零的方法构成三进制计数器，即Q A与Q B实现00-01-10-00的循环计数，其电路构造如下图所示：
三进制计数器原理图
（4）译码与显示驱动模块的设计
译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。

对于汽车尾灯电路如图4-2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 3线-8线译码器 74LS138 和 6 个与非门构成。

74LS138 的三个输入端A2、Al、A0分别接 S1、Q1、Q0，而 Q1Q0是三进制计数器的输出端。

当 S1=0，使能信号 A = G = 1，计数器的状态为 00，01，10 时，74LS138 对应的输出端0Y、1Y、2Y依次为 0 有效（4Y、5Y、6Y信号为“1”无效），即反相器 G1-G3 的输出端也依次为 0，故指示灯 D1 → D2 → D3 按顺序点亮示意汽车右转弯。

若上述条件不变，而 S1=1，则 74LS138 对应的输出端4Y、5Y、6Y依次为0有效，即反相器 G4 - G6 的输出端依次为 0，故指示灯D4 → D5 → D6 按顺序点亮，示意汽车左转弯。

当 G = 0，A = 1 时，74LS138 的输出端全为1，G6 - G1 的输出端也全为1，指示灯全灭；当G = 0，A = CP 时，指示灯随 CP 的频率闪烁。

（5）、尾灯状态显示模块的设计
如图（3-1）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：汽车正常运行时指示灯D1-D6全灭；右转弯时，右侧3个指示灯D3-D6按右循环顺序点亮；左转弯时左侧三个指示灯D1-D3按左循环顺序点亮；临时刹车时所有
指示灯同时随CP频率闪烁。

其电路图如下：
尾灯显示电路
四、总结
通过一周来的课程设计实践，主要有以下几点总结和体会：这次设计是通过查阅各种资料、与同学讨论以及独立思考设计出来的。

在设计过程中，用到了本学期所学过的同步计数器74ls161和译码器74ls138.因此，对他们的功能和运用有了更深一步的了解。

同时通过Multisim软件对电路进行模拟仿真，从而使设计结果得到了验证。

通过这次课程设计环节，了解到模拟电路和数字电路之间的联系，对单元功能电路的理解和运用能力有了一定的提高。

将理论与实践相结合，只是的价值才会真正体现出来。

但将所学的知识合理有效的应用于实践中，是很艰难的。

但是面对困难我们要有勇气和执着。

一开始接触这个实验，心
里没底，不知从何处着手。

但是通过课本，思路开始慢慢的清晰了。

先要看懂范例，然后设计自己的电路，最后仿真调试。

这次课程设计主要是关于数字电路的知识，例如，多谐振荡器的原理，其周期的计算，模式开关电路的设计，各种芯片的结构和功能等。

面对挑战，我们要端正态度，认真负责。

理论联系实际，不怕失败，勇于创新，精益求精。