DOC《汽车尾灯控制器设计》

汽车尾灯控制器设计 摘要随着经济的发展,汽车越来越被人们所需要,而由此也引发了一系列问题.

比如,因为汽车突然转向所引发的车祸经常出现.如果汽车转弯可以通过尾灯的状态变化来确定,就可以提示司机、行人朋友们车子正在转弯,可以在很大程度上避免车祸的发生. 本次实习设计一个汽车尾灯控制电路,控制汽车尾部左右两侧各有的3个指示灯,在汽车转弯时相应的灯亮,给出指示.并结合硬件描述语言ANSI(或DIN)和开发工具Multisim对控制电路进行编译、逻辑综合、波形仿真和编程下载等设计.通过逻辑设计这些实际操作,在进一步强化电路设计能力的同时,也进一步地掌握Multisim软件的开发流程和使用方法等. 关键词:汽车尾灯控制,ANSI,Multisim,编译,仿真 Automobile Tail Light Controller Design ABSTRACT This internship a car tail lights control circuit design, control of automobile tail about some

3 lights on both sides, in the car when they turn the lights, the instructions are given. Combined with hardware description language ANSI (or DIN) and development tools Multisim to compile the control circuit, logic synthesis, waveform simulation and programming downloads, etc. Through the logic design the practical operation, in further strengthen the ability of circuit design, and further to Multisim software development process and method of use, etc. Keywords:car tail lights control circuit design,ANSI,Multisim,compile,simulation 目录前言1

第一章 任务分析

2 1.1 课题选择

2 1.2 设计条件

2 1.3 设目计的

2

第二章 功能描述

3 2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状况的关系

3 2.2 汽车尾灯控制器描述

3

第三章 电路设计

5 3.1 模式控制电路

5 3.3 译码与显示驱动电路

7

第四章 仿真模拟

9 4.1 模式控制电路的仿真与测试

9 4.2 三进制计数器的仿真与测试

15 4.3译码及尾灯状态限制、驱动电路的仿真与测试

16 4.4 完整仿真电路的测试

16 结论21 谢辞22 参考文献

23 附录24 前言本课题要求设计一个汽车尾灯的控制电路.该电路是用于反映汽车在运行时的状态,汽车尾部左右两侧各有3个指示灯.当接通左转、右转、刹车和正常行驶时,指示灯按照指定要求闪烁.假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯(用发光二极管模拟),要求是:汽车正常远行时指示灯全灭;

右转弯时,右侧3个指示灯按右循环顺序点亮;

左转弯时左侧三个指示灯按左循环顺序点亮;

临时刹车时所有指示灯同时闪烁.经过以上所述的设计内容及要求的分析,可以将电路分为以下几部分: 首先,通过脉冲信号发生器发出脉冲信号,该脉冲信号用于提供给触发器和刹车时的输入信号. 两个触发器用于产生三进制的的循环信号,此信号提供左转、右转的原始信号. 两个开关及与非门、非门、异或门等元件构成整个电路的控制部分,并产生控制信号,输入译码器. 译码器主要对原始信号进行分拣处理,并把处理过的信号输入驱动电路、尾灯状态显示电路,并共同达成实验目的. 任务分析 1.1 课题选择 本课题共有以下六项可选内容:

1、多路抢答器:实现4人抢答时每人的分数累加,倒计时显示答题时间.

2、调节电子表:显示小时、分钟和秒;

按键调节时间.

3、运算器:完成加减乘除运算和与或异或逻辑运算;

给出溢出标志.

4、地址译码器:用开发板设计一个I/O地址译码电路.

5、汽车尾灯控制器:实现对汽车左右各3个尾灯的控制.

6、256个端口交通灯控制器:实现对十字路口三种信号灯的控制,并显示时间. 我通过对六项课题进行分析,考虑到时间上有所限制以并综合仿真软件以及自身实力等多方因素,最终选择汽车尾灯控制器的电路设计课题. 1.2 设计条件 本次课题是基于对《数字逻辑》这门课程的学习、了解、掌握的前提下开展进行的,主要任务是控制电路的设计.设计条件为:电脑一台、Multisim 软件、参考书及网络等. 1.3 设目计的 设计一个汽车尾灯控制器,实现对汽车尾灯显示状体的控制.在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(这里采用发光二极管模拟).设计尾灯控制电路,用Multisim 软件模拟出汽车运行状况下,指示灯具有的4种不同的显示模式:① 汽车正常行驶时,左右两侧的指示灯全部熄灭.② 当汽车右转弯时,右侧 3个指示灯按右循顺序点亮.③ 当汽车左转弯时,左侧 3个指示灯按左循顺序点亮.④ 临时刹车时,所有指示灯同时闪烁. 功能描述 2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状况的关系 设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式,需设置2个状态控制变量.假定用开关 K1,K2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 2-1所示. 表2-1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状况的关系 控制变量 K1 K2 汽车运行状态 左侧的三个指示灯 DL1 DL2 DL3 右侧的三个指示灯 DR1 DR2 DR3

0 0 正向行驶 熄灭状态

0 1 右转弯行驶 熄灭状态 按DR1 DR2 DR3顺序点亮

1 0 左转弯行驶 按DL1 DL2 DL3顺序点亮 熄灭状态

1 1 临时刹车 左右两侧的指示灯在时钟脉冲CP作用下同时闪烁 2.2 汽车尾灯控制器描述 在汽车左右转弯行驶时,由于 3个指示灯被循环顺序点亮,所以可以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 3个指示灯.由于汽车左转弯时,三个灯循环点亮,所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平,从而控制尾灯按要求点亮.设三进制计数器的状态用 Q1和Q0表示,可得出描述指示灯 DL

3、DL

2、 DL

1、DR

3、DR

2、DR1与开关控制变量K1和K0,计数器的状态 Q

1、Q0以及时钟脉冲 CP之间关系,如表 2-2所示('

1'

表示点亮,'

0'

表示熄灭). 表2-2 汽车尾灯控制器功能表 控制变量 K1 K2 计数器状态 Q1 Q2 汽车尾灯 DL1 DL2 DL3 DR1 DR2 DR3

0 0 d d

0 0

0 0

0 0

0 1

0 0

0 1

1 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 1

0 0

0 1

0 0

0 1

1 0

0 0

0 1

1 0

0 0

1 0

1 0

1 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

1 1 d d CP CP CP CP CP CP 根据以上设计分析与表2-2功能描述,可以得出汽车尾灯控制器的结构框图,如图2.1所示. 图2.1 汽车尾灯控制器的结构框图 电路设计 3.1 模式控制电路 根据原理框图可知,整体电路需要:模式控制电路、三进制计数器构成电路、尾灯状态显示电路、译码与显示电路等三大部分.首先是模式控制电路. 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的使能输入端 E1相连接,F与显示驱动电路中与门的一个输入端相连接.由总体逻辑功能可知,E和 F与开关控制变量 K1,K0,以及时钟脉冲 CP之间的关系如表 3-1所示: 表3-1 使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系 逻辑开关 K1 K0 脉冲作用 CP 使能信号 E F 电路理论工作状态

0 0 无01译码器不工作,输出均为高,与门输出为高尾灯全部熄灭

0 1 无11译码器在控制器作用下工作,显示驱动取决于译码输出,右尾灯循环点亮

1 0 无11译码器在控制器作用下工作,显示驱动取决于译码输出,左尾灯循环点亮

1 1 CP

0 CP 译码器不工作,输出均为高,时钟信号经过与门使尾灯全部共同闪烁 根据表 3-5可求出使能控制信号 E和 F的逻辑表达式为 E = K1K0 + K1K0 = K1?K0 F = K1K0+ K1K0+ K1K0+ K1K0CP = K1 + K0 + K1K0CP = K1K0 + CP = K1K0CP 根据 G和 F的逻辑表达式,可画出模式控制电路,如图 3.1所示: 图3.1 模式控制电路 三进制计数器的状态表入表3-2所示. 三进制计数器可用触发器级联构成,采用CP下降沿触发的JK触发器,当CP由1跳变为0时,触发器的输出依据J和K的状态而定.表3-3为J-K触发器的状态表. 现态 Q1 Q2 次态

0 0

0 1

1 0

1 1

0 1

1 0

0 0 d d 表3-2 三进制计数器的状态表 J K 说明

0 0

1 1

0 1

0 1

0 1 输出状态不变 同J端状态 同J端状态 输出状态翻转 表3-3 J-K触发器的状态表 三进制计数器可用触发器级联构成,同时也可由集成计数器改造,考虑到直接用计数器改比用触发器构成计数器的电路结构简单,而且Multisim软件中常以十六进制计数器74F112N实现J-K触发器的功能,因此设计中我们选用计数器74F112N来改成三进制计数器.由以上 74F112N的功能表可知,当把 QA与QB输入与非门,输出端接在 CLEAR端,即可以通过反馈清零的方法做出三进制计数器,即QA与QB实现 00―01―10―00的循环,其电路结构如图 3.2所示. 图3.2 三进制计数器电路图 3.3 译码与显示驱动电路 汽车尾灯电路如图3.3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3-8译码器74LS138和6个与非门构成.74LS138的三个输入端A

2、A

1、A0分别接S

1、Q

1、Q0,而Q1Q0是三进制计数器的输出端.当S1=1,S2=0时,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、、依次为0有效(、、信号为

1 无效),即反相器G1~G3的输出也依次为0,故指示灯D3........