汽车尾灯控制电路

一、设计任务与要求

• （1）用6只小灯泡模拟6只汽车尾灯，左侧3只，右侧3只。用4个开关分别模拟脚踏制动器，停车信号，左转弯控制和右转弯控制。
• （2）当汽车正常直行时，6个尾灯全灭，当临时刹车（脚踏制动器）时，6个尾灯闪烁。
• （3）当汽车左转时，左侧的尾灯按照000-001-010-100-000的顺序循环点亮，每灯点亮0.5s，而右侧的3个灯全灭。当右转时相同。

二、方案论证

（1）方案一

汽车尾灯控制电路主要由D触发器逻辑电路，左转、右转控制电路，刹车控制电路构成。首先将脉冲信号CLK提供给D触发器逻辑电路。用四片D触发器设计一个逻辑电路可以产生1000、1100、1010、1001的循环信号。 将此信号作为左转、右转的原始信号。设置左转控制开关和右转控制开关。通过开关的控制将左转、右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。 设置刹车控制开关，将脉冲信号CLK提供给刹车控制电路。当开关置为刹车信号时，分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随着时钟信号CLK全部闪烁的功能。 最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
方案一原理框图如图一所示

（2）方案二

汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示、驱动电路构成。由于汽车左或右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。 首先，设置四个可控制的开关，可产生1000、1100、1010、1001四种状态。（用0、1分别表示开关的断开、闭合）

• a、开关置为1000状态时，表示汽车处于正常运行状态 。
• b、开关置为1100状态时，表示汽车处于右转弯的状态。
• c、开关置为1010状态时，表示汽车处于左转弯的状态。
• d、开关置为1001状态时，表示汽车处于刹车的状态。
  该方案设计开关位置如图二所示
  
  三进制计数器可用两片JK触发器构成。译码电路可用3线—8线译码器74LS138和6个与非门构成。显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反向器构成。

方案二原理框图如图二所示

方案比较：由上可看出，方案二结构简单，成本较低，所以选方案二。

三、题目分析、设计

表一 汽车尾灯状态表


三进制计数器电路可根据表二由双J—K触发器74LS74构成。汽车尾灯控制电路如图三所示，其显示驱动电路由6个发光二极管构成；译码电路由3—8线译码器74LSl38和6个与门构成。74LSl38的三个输入端A、B、C分别接Q1、Q0、S2，而Q1、Q0是三进制计数器的输出端。当S1＝0，S0=1，S2=1。（开关状态如图四）

所示使能信号E1=1，计数器的状态为00，01，10时，74LSl38对应的输出端为01111111、10111111、11011111，当输出端为0时，有效，即指示灯D1→D2→D3按顺序点亮，示意汽车左转弯。若上述条件不变，而S1＝1，S0=1，S2=0。（开关状态如图五所示）

74LSl38对应的输出端依次为11101111、11110111、11111011，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮，示意汽车右转弯。当G＝0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，Y0~Y7的输出端也全为1，指示灯全灭（如图九所示）；当G＝0，A＝CP时，指示灯随CP的频率闪烁。当S0、S1、S2、S3同时打开，此时使能端为低电平，此时译码器的输出端全为高电平，异或门的值为低电平，通过与门，二极管的另一端全为低电平，此时灯全亮。（如图十所示）

四、重要元件

（1）74LS138译码器

如图十一所示

• ①当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和(/E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。
• ②利用 E1、E2和E3可级联扩展成 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。
• ③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。
• ④可用在8086的译码电路中，扩展内存。
• A~C：地址输入端
• STA（E1）：选通端
• /STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）
• Y0~Y7：输出端（低电平有效）
• A~C对应Y0——Y7；
• A、B、C以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平；

（2）JK触发器

JK触发器是数字电路触发器中的一种电路单元。JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK触发器的功能最为齐全。在实际应用中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器。由JK触发器可以构成D触发器和T触发器。图1-3为JK触发器的逻辑符号。
JK触发器的状态方程为：

这里Qn表示现态，Qn+1表示次态。现态表示时钟脉冲来到之前的触发器的输出状态， 次态表示时钟脉冲来到之后的状态。

五、总原理图如下图所示

六、元件清单

七、仿真调试与分析

• 1.组装调试汽车尾灯控制电路
• 2.注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
• 3.不同状态下的的仿真结果
  • A．汽车正常运行时，所有灯灭。
  • B. 汽车刹车时，所有尾灯闪烁
  • C.汽车左转弯时，D1、D2、D3循环点亮
  • D.汽车右转弯时，D4、D5、D6循环点亮
    

六．结论与心得

设计心得体会

• 一个星期的设计周即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。本次基于数字电路的汽车尾灯控制电路设计经过了整体分析、模块化分析、整体与模块的分析结合这样三个步骤，最终实现了设计要求的功能。在设计过程中通过利用protues软件对设计电路进行测试和仿真，使我更进一步的掌握了该软件的应用。这一次汽车尾灯控制电路的课程设计，使我受益匪浅。通过对自己在上学期所学的知识的回顾，并发挥对所学知识的理解和思考及书面表达能力，自己亲手设计，最终完成目标了。这为自己今后进一步学习，积累了一定的宝贵经验。把知识转化为能力的实际训练，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。
• 数字逻辑是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。 通过为期一周的课程设计，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，确定电路图到最终制作成型，每一步都必须认真仔细。虽然开始并不是很成功，不能实现计数功能，但在请教同学、小组讨论和经过多次检修后，终于实现了课程设计任务的全部功能。本次课程设计汽车尾灯让学生能更加深入的了解许多芯片的接法以及功能表，设计了脉冲电路，译码控制电路，三进制计数器，开关控制发光二极管等，将各个部分组成起来设计成为汽车尾灯控制电路。通过这些天来的实验设计,总的来说收获很大,使对书本的知识有了更深一层的理解,其本上掌握了一些心片的的工作原理及其使用方法.但可能是自己对元器的还没了解透,也没能到老师的完美要求.虽然自己做的不是很好,但通过设计实验也提高了自设计方面的知识.也从中发现自己的知识还不够全面和透彻掌握,以后要更加努力！！！

七、参考文献

• [1] 康华光. 电子技术基础. 高等教育出版社，1999年
• [2] 阎石. 数字电子技术基础. 高等教育出版社，2001年
• [3] 金唯香等编.电子测试技术. 湖南大学出版社，2004年
• [4] 侯建军. 数字电路实验一体化教程. 清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年
• [5] 彭华林等编.数字电子技术. 湖南大学出版社，2004年

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