郑州科技学院数字电子技术课程设计题目汽车尾灯设计学生姓名段腾龙专业班级 自动化2班学号 201042064院（系）电气工程学院指导教师 李晓娟完成时间 2013年3月20日1 总体概述 11.1 设计意义 11.2 设计目的 12 设计方案 12.1 方案一：12.2 方案二：32.3 方案选择与论证 33 电路分析 43.1 总体电路框图 43.2 时钟信号源单元设计 53.3 74LS138 译码器63.4 74LS74构成的二位二进制异步计数器73.5 74LS373 驱动器74 电路的仿真运行及组装、调试 84.1 电路的仿真运行 85 组装与调试 105.1 电路的组装 105.2 电路的调试 105.3 数据及结果分析 116 遇到的问题及解决116.1 遇到的问题 116.2 问题的解决 127 设计电路的特点和优缺点 138 设计电路的功能拓展 139 心得体会 14参考文献 15附录1：总体电路图 16附录2：元器件清单表17#1 总体概述1.1 设计意义随着社会的不断进步和科学技术， 经济的不断发展， 人们生活水平得到很大的提高， 汽车已经广泛的进入了人们的生活。 而作为汽车电路重要的组成部分 - 汽车尾灯控制系统，人们对它的认识还存在许多的局限性，还有待我们继续对其进行研究和探讨。所以设计一套更好更合理的汽车尾灯系统，对汽车业的发展，对经济的发展有着深远的影响。1.2 设计目的通过本课程的设计，我们应该做到：（ 1）更好的巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高学生电路设计和分析能力。（ 2）通过实践，在理论指导下有所创新，为后继专业课的学习和日后工程实践奠定基础。2 设计方案2.1 方案一：如图2.1。开关S1、S2、S& S4、S5分别代表左转、右转、刹车、倒车、应急控制开关， 当每一个开关单独闭合时， 相应的单一功能指示灯会在高电平的驱动下发亮。通过与门、或门的组合实现多种功能同时指示。555 方波信号由 555芯片和电阻、电容实现脉宽可调的方波信号。当转弯显示需要以闪烁方式提醒时就将控制信号与555产生的方波信号相与即可实现闪烁。仪表显示模块是从相应的尾灯状态显示处引线回去驱动仪表显示的，同种功能的尾灯与仪表显示同时亮同时灭。电路自检模块,通过对电路正常工作与否的不同分析发现在 LEW和保 护电阻问，若正常工作时电压应该比电路异常时的电压高很多。是近似的高电平和低电平的区别，通过这个差别我们就可以实现电路的自检并在仪表显 示部分由一个单独的LED指示相应的灯及前面电路工作正常与否。多种状态的显示，器件种类较少同时也很常见，另外设计了汽车仪表显 示模块与汽车尾灯电路检测模块，是一个完整的汽车尾灯与仪表显示的方 案。此方案结合实际用不同的车灯颜色和车灯位置相组合来体现不同车灯的 各自指示作用。工作原理简述：左、右转开关接通时，控制信号通过译码器与计数器产#生的移位信号共同控制左、右转的三黄色尾灯循环点亮。当左右两开关同时 接通时，控制信号通过译码器与555产生的脉冲共同控制两侧红色尾灯的闪 亮。当刹车开关接通时，各种情况下的刹车控制信号通过门电路共同控制两 侧红色尾灯的亮灭。2.2 方案二：如图2.2汽车尾部左右两侧各有5个指示灯（3个黄色的，1个白色的， 1个红色的led灯）中间还有一个高位刹车灯（红色的led灯），用作汽车行 驶状态的方向指示，另外还有4个仪表盘指示灯，该灯不仅能给驾驶员提供 尾灯显示信息，还能显示出各尾灯是否正常工作。该系统由四个电键 S0 S1 S2 S3控制，分别对应着左转、右转、刹车、倒车。图2-2 仿真电路图#2.3 方案选择与论证方案一由于电路都采用基本器件,从而使器件使用数量较多，电路结构看起来复杂。车灯只采用不同颜色和位置行驶不同功能提示缺乏新意，可以采用不同颜色、位置和不同显示图形相结合的提示， 这样提示效果会更好一 些。方案二的基本原理和方案一有不少相同之处，但是方案二所用的芯片都是常见的集成块，在市场很容易买到，电路的集成度比较高，由于都是芯片 组成的电路看起来直接美观，因此经过小组讨论选用方案二。3电路分析3.1 总体电路框图图3-1 电路框图原理简述：由555脉冲电路产生周期为600ms的脉冲信号，提供给74LS74组成的二位二进制加法计数器，由开关电路来控制74LS138组成的译码电 路，由译码电路、计数电路和开关控制电路一起组成尾灯控制电路，从而控 制尾灯的亮灭。尾灯通过驱动74LS373再经过门电路，组成仪表电路，实现 尾灯的自检。3.2 时钟信号源单元设计由于汽车尾灯的点亮是给人不同的信息及该车将要发生的动作， 所以汽 车尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率， 但是频率也不能太小，所以我们 在设计的时候是采用的555定时器产生的一个脉冲，占空比约为 50%频率 约为1.7HZ。所以尾灯在循环点亮的时候时间问隔约为 0.6S,这样就能让人 很清楚的明白该汽车的动作，从而避免交通事故的发生。VC C图3-2 555脉冲原理图工作原理简述：555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚 2,6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路也不需要外加触发 信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端（脚7）放 电，使电路产生振荡。电容 C在1/3Vcc和2/3Vcc之间充电和放电。参数计算:周期 T=Tph + Tpl=613ms(3-1)(3-2)低电平时间：Tpl=0.7R2 C=301ms(3-3)高电平时间：Tph=0.7 (R1+R2 C=312ms3.3 74LS138 译码器低电译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、平信号或另外一个代码，因此，译码是编码的反操作。二进制译码器的输入 是一组二进制代码，输出时一组与输入代码一一对应的高、低电平信号。I 9 I南由 w 国 FiTI g 时-1 川 口 141 日 5 111rAg 啊巨I 员 / Jr GND图3-3 74LS138引脚图图3-3 74LS138的部分电路图工作原理简述：74LS138是一种3线一8线译码器，设有三个使能输入 端，当S3与S2均为0,且S1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。三个输入端A0A1A2共有8种状态组合(000-111),可译出8个输出信号Y0-Y7。在本设计中三个输入端分别接三个开关，开关状态的变化通过译码器译出，然后和门电路组成尾灯控制电 路，实现对尾灯的控制。3.4 74LS74构成的二位二进制异步计数器计数器主要由边沿触发器组成。 各种类型的触发器虽然结构不同，但都 有一个共同的基本特性，即都有两个稳定状态，在外来触发信号作用下，电 路可以从一个稳定状态转换到另一个稳定状态；在没有触发信号时，电路保持原来稳定状态不变。计数器电路正是利用了触发器的这一特性。因此，用 触发器可以构成各种形式的计数器。 本设计采用D触发器构成二位二进制计 数器。图3-4 74LS74的部分电路图工作原理简述：一个D触发器可实现一位二进制的存储，因此采用2个 D触发器实现二位寄存器。连接时将每只 D触发器接成T触发器，再由低位 触发器的Q端和高一位的CP端相连接，即构成设计所需的计数器。计数器 工作时，两个输出端口循环输出 00 01 10 11，将其通过门电路就得到了左 右转弯时尾灯循环点亮的信号。3.5 74LS373 驱动器373为三态输出的8D透明锁存器，当三态允许控制端 OE为低电平 时,O0O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平图3-5 74LS373的部分电路图工作原理简述：在做尾灯自检电路时，电阻两端的电压比较小，通过门电路后输出为低电平，无法实现自检，所以用 373来做驱动，增大电压。4电路的仿真运行及组装、调试4.1电路的仿真运行本设计采用了 Proteus软件进行仿真，原因：proteus软件蕴含了丰富 的模拟器件和仪器，能够完成模拟电子、数字电子、单片机及嵌入式等实验 的内容，支持电工、电子的模拟仿真，功能强大，仿真效果与现实非常接近。图4-1仿真总电路表4-1 尾灯仿真表刹车显示脉冲电 路及其 产生波 形左转灯显示右转灯显示应急灯显示刹车灯显示倒车过 程刹车 显示倒车左 转杀1车 显示i11筌加三 rm - r-11 送 1 : Iill-HlHfr 公irr-黑心L E-M-C.,黑亡DID 一 il-B-M-a-工 1i1M：，、Fdid- -_jjib一 小 r五口, C-BJHC-.r1r, 1 a ;1 .星%.1-物? & LJ I 0 - L*.9. L *Si:蓑JiLI_-i a L_i ,ij ,gLfcL 1iI1.e. bI l.- Ik - L!,W, I1IhMbUIK | A-nr - II-,.千l LU, ej7TLr -i 111II-r-4Bb-aJ当左/右转弯灯有断路不亮时，仪表盘左/右灯不再有闪烁；当倒车灯有 断路不亮时，仪表盘中间等会始终不亮；当倒车灯有断路不亮时，仪表盘底 灯不再闪烁；当夜行灯有断路不亮时，仪表盘前灯不再闪烁。总的来说，仪 表盘对应的功能显示灯亮能够检查到尾灯是否有异常。5 组装与调试1.1 电路的组装a. 根据电路图按模块在万用版上布置好芯片。b. 单独检查每一块芯片，导线及其他元件经检查后放到待用元件区。c. 为了方便检查，选取适当长和不同颜色的导线，将元件逐个接进模块中，并在重要的导线上注明。d. 因为左转和右转的连线是几乎一样的，先连好一边，在引到令一边。E.连线的地线必须连接在一起，形成共地。1.2 电路的调试调试是指系统的调整、 改进与测试。 测试时在电路组装后对电路的参数与工作状态进行测量，调整则是在测试的基础上对电路的某参数进行修正，使满足设计要求。（ 1）调试方法：采用边安装边调试的方法。 把复杂的电路按原理框图上的