汽车尾灯课程设计

学 号： 课 程 设 计题 目汽车尾灯控制器的设计与制作学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 2011年7月8日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 汽车尾灯控制器的设计与制作 初始条件：（1）汽车尾部左右各三个灯；（2）汽车正常行驶时全灭；（3）左转时左边三个灯循环点亮；（4）右转时右边三个灯循环点亮；（5）刹车时所有灯同时闪动。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1） 设计任务及要求；（2） 方案比较及认证；（3） 系统框图，原理说明；（4） 硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明；（5） 调试记录及结果分析；（6） 对成果的评价及改进方法；（7） 总结（收获及体会）；（8） 参考资料；（9） 附录：器件表，芯片资料。时间安排：6月27日6月30日：明确课题，收集资料，方案确定，仿真；7月1日7月4日：硬件电路制作与调试；7月5日7月8日；报告撰写，交设计报告，答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 目 录1 绪论22 设计内容及要求32.1设计题目32.2具体要求33 电路方案比较44 单元电路设计74.1功能描述74.1.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系74.1.2汽车尾灯控制器功能描述74.1.3绘图相关软件简介74.2原理模块图84.2.1脉冲电路的设计94.2.2开关控制电路的设计104.2.3三进制计数器电路的设计114.2.4译码电路的设计134.2.5尾灯显示电路设计165 仿真175.1仿真软件介绍175.2仿真结果及分析176 电路制作与调试196.1制作初始条件196.1.1电路元件196.1.2电路连接辅助工具196.2 电路的制作与调试197 小结20参考文献21摘 要本课程设计主要介绍了一种简便的汽车尾灯控制器的设计方法，主要解决如何更加灵活的利用汽以发车光二极管为显示电路的尾灯控制器控制左转、右转和急刹车等信息。通过设计该电路，熟悉模拟电路、数字电路、电路基础和逻辑设计等相关知识。设计思路包括5个部分：脉冲电路的设计、开关控制电路的设计 、三进制计数器电路的设计、译码与显示驱动电路的设计、尾灯状态显示电路的设计。 关键字：汽车 尾灯 译码汽车尾灯控制器的设计与制作1 绪论本次电工电子课程设计主要运用了数字电子技术和模拟电子技术课程以及电路基础课程部分的专业基础知识，其中电子技术基础与电路原理为我们电气工程及其自动化专业学生比较重要的课程，此次课程设计的目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。另一方面也使我们更好地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，提高电路分析和设计能力，通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定坚实的基础。本次课程设计我们小组的题目是汽车尾灯控制器的设计与制作，需要完成的任务是利用所学的电子技术课程和电路基本知识来设计4种状态来控制汽车尾灯的4种状态，电路虽然比较简单，但还是具有一定的实践指导意义。  本次课程设计还需要我们更加熟练的运用一些辅助设计软件，如Altium designer（主要绘制电路原理图）、AutoCAD（主要绘制原理框图）、Proteus （主要用于电路仿真）、Word（主要用于论文的撰写）,这次课程设计一方面可以加深我们的对专业知识的理解和认识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。课程设计是我们工科学生面对的重要课题，经历这个过程才能真切感受到工科的魅力，拉近与实践之间的距离。2 设计内容及要求2.1设计题目题目：汽车尾灯控制器的设计与制作 （1）汽车尾部左右各三个灯；（2）汽车正常行驶时全灭；（3）左转时左边三个灯循环点亮；（4）右转时右边三个灯循环点亮；（5）刹车时所有灯同时闪动。2.2具体要求（1）按照题目设计任务及要求；（2）方案比较及认证；（3）系统框图，原理说明；（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明；（5）调试记录及结果分析；（6）对成果的评价及改进方法；（7）总结（收获及体会）；（8）参考资料。3 电路方案比较能够实现该功能的电路方案的有多种选择，这里主要用下面两种方案比较选出最佳方案。方案一：以138为译码电路，74LS76作为三进制计数电路的原理图方案电路方案如图1所示。方案二：以两块194移位寄存器作为电路的三进制计数与译码电路的电路电路方案如图2所示。图1 方案一电路原理图方案比较：方案一该部分电路主要由脉冲电路、开关控制电路 、三进制计数器电路、译码显示驱动电路、尾灯状态显示电路来完成，脉冲电路由555定时器来完成的多谐振荡器电路来完成的脉冲电路；译码显示电路采用的138译码显示电路；用双JK触发器来设计三进制计数电路，来实现译码显示电路的地址输入。主要应用的芯片有138，00，86，76，10，555，还有相应型号的电容、电阻，电路连接相对比较简单，采用的芯片都计较常见，价格也相对比较低廉，方案可行性较好。图2 方案二电路原理图方案二 本方案是以移位寄存器为中心的译码显示电路和时序信号控制电路组成，系统原理框图如图3所示。图3 方案二的汽车尾灯系统框图 首先通过时序信号产生器产生脉冲信号，该信号提供给74LS194和刹车时的输入信号。74LS194有四个输出端，接其中的三个001、010、100的循环信号，此信号提供左右转时的原始信号。对信号进行分析之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的指尖选择，最终得到的信号即可输出到指示灯，实现所需功能。该方案电路结构相对复杂，连接线路本着简单的原则（线路越多产生的干扰越多，线路更加不稳定）而且用到了不常用的74F126芯片。综合考虑到成本和线路的稳定等因素本课程设计采用方案一。4 单元电路设计4.1功能描述4.1.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 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S1和S2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汽车状态S1S2D1D2D3D4D5D6正常行驶11000000急刹车00同时闪动左转10循环点亮000右转01000循环点亮4.1.2汽车尾灯控制器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，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3个指示灯。设三进制计数器的状态用Q1和Q0表示，可得出描述指示灯D1、D2、D3、D4、D5、D6与开关控制变量S1、S2。本电路可以通过一个异或门来实现当两个开关状态不同的输出，从而区分开左转右转和正常行驶刹车汽车的两种不同的状态。4.1.3绘图相关软件简介 本次课程设计主要运用绘图的软件有Altium designer、CAD。其中Altium designer是2005年年底，Protel软件的原厂商 Altium公 司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0。 Altium Designer 6.0，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化 PCB 设计、可编程器件（如 FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。 这款最新高端版本Altium Designer 除了全面继承包括99SE，Protel2004在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能。Altium Designer 6.0拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了FPGA设计功能和 SOPC设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。其中CAD计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作，CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。4.2原理模块图由原理可知电路设计可以具体分为五部分即脉冲电路、开关控制电路 、三进制计数器电路、译码显示驱动电路、尾灯状态显示电路。图4 电路原理框图其中由脉冲电路给三进制计数器提供计数脉冲，同时脉冲还通过开关控制电路为显示电路在刹车状态提供相应的脉冲信号；三进制计数器能够通过译码显示电路来控制在左转、右转时候的连续点亮；开关电路有两个开关组合成的四种状态分别控制汽车的四种状态。其中电路的原理框图如图4所示。4.2.1脉冲电路的设计脉冲电路即为整个电路提供脉冲为1秒的连续脉冲电路。实现该单元电路有两种常见的方案。一个是555定时器实现的多谐振荡器，一种是运用石英晶体振荡器来完成该部分电路设计。方案比较：方案一：此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率，而与电路中的R、C的值无关。所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路。方案二： 电路要产生1秒的脉冲作为电路的输入脉冲，可用555定时器构成的多谐振图5 脉冲电路荡器来实现，由于555定时器