1、<p>　　一 課程設(shè)計任務(wù)、要求 </p><p>　　用6只小燈泡模擬6只汽車尾燈，左側(cè)3只，右側(cè)3只。用4個開關(guān)分別模擬腳踏制動器，停車信號，左轉(zhuǎn)彎控制和右轉(zhuǎn)彎控制。</p><p>　　汽車在轉(zhuǎn)彎時，該側(cè)的3只尾燈按下列狀態(tài)周期性的亮與暗。000?100?110?111?000?……</p><p>　　在無制動時，如果駕駛員不慎將兩個轉(zhuǎn)向開

2、關(guān)都接通，則兩側(cè)的尾燈都作同樣的周期性亮暗變化。</p><p>　　在制動時，若轉(zhuǎn)彎開關(guān)未合上（或錯誤的將兩個轉(zhuǎn)彎開關(guān)都合上），所有的6只尾燈均亮。</p><p>　　停車時，6只尾燈按脈沖頻率閃亮。用555定時器實現(xiàn)脈沖信號。 </p><p>　　二、設(shè)計總體思路、基本原理和框圖</p><p><b>　　1.總設(shè)計思路&

3、lt;/b></p><p>　　為達(dá)到設(shè)計要求汽車尾燈控制電路應(yīng)包括時鐘脈沖電路，四進制計數(shù)器電路，尾燈顯示電路和開關(guān)控制電路。</p><p>　　脈沖信號產(chǎn)生電路提供脈沖信號給計數(shù)器和尾燈。</p><p>　　當(dāng)汽車完成左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)功能時，要求尾燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)點亮，所以需要一個四進制計數(shù)器完成四進制計數(shù)功能，然后再通

4、過開關(guān)的選擇，完成汽車左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)尾燈的點亮。</p><p>　　汽車需要達(dá)到左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、制動和停車四種狀態(tài)，所以需要四個開關(guān)分別控制，通過開關(guān)的選擇從而達(dá)到幾種功能的選擇。</p><p>　　顯示電路需要六個指示燈，還包括一些門電路，通過開關(guān)的選擇達(dá)到設(shè)計所要求的狀態(tài)。</p><p><b>　　2.電路的基本原理</b></p&g

5、t;<p>　　首先通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1HZ的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給兩個四進制計數(shù)器以及開關(guān)控制電路中三輸入或門的輸入信號。</p><p>　　其次用兩個160計數(shù)器改成四進制計數(shù)器，用于產(chǎn)生00、01、10、11的循環(huán)信號，次信號提供左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的原始信號。汽車轉(zhuǎn)彎時該側(cè)的三個指示燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)。</p><p&g

6、t;　　計數(shù)器為00狀態(tài)時，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為000；</p><p>　　計數(shù)器為01狀態(tài)時，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為100；</p><p>　　計數(shù)器為10狀態(tài)時，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為110；</p><p>　　計數(shù)器為11狀態(tài)時，表示該側(cè)尾燈狀態(tài)為111。</p><p>　　用四個開關(guān)T、Z、R、L四個開關(guān)分別控制汽車停車、制動、右轉(zhuǎn)、左

7、轉(zhuǎn)四個狀態(tài)。汽車狀態(tài)與尾燈顯示如下表所示：</p><p>　　（注：TZRL分別表示停車開關(guān)、制動開關(guān)、右轉(zhuǎn)開關(guān)、左轉(zhuǎn)開關(guān)，R和L為左右轉(zhuǎn)尾燈）</p><p><b>　　3.電路的基本框圖</b></p><p>　　電路的基本框圖如下：</p><p>　　三 各部單元電路的設(shè)計</p><

8、p>　　（1） 脈沖電路的設(shè)計</p><p>　　這部分電路主要是產(chǎn)生脈沖讓指示燈能閃爍，從而使人們能夠分辨出汽車的行駛狀態(tài)，所以汽車的尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但頻率也不能太小，同時又能夠讓電路正常工作。所以可以設(shè)計一個可以產(chǎn)生1HZ頻率的555定時器組成的多諧振蕩器，占空比約為2/3。計算如下：</p><p><b>　　高電平時間：</b>&

9、lt;/p><p><b>　　低電平時間：</b></p><p><b>　　占空比：</b></p><p><b>　　產(chǎn)生的頻率：</b></p><p>　　若取C=，可得，。電路圖如下：</p><p>　　圖3-1-1脈沖電路</p&g

10、t;<p>　?。?）計數(shù)電路的設(shè)計</p><p>　　此電路是用74HC160來完成四進制的計數(shù)功能。采用置數(shù)法將十進制的160計數(shù)器改成四進制，完成00→01→10→11的循環(huán)計數(shù)。計數(shù)器160的引腳圖和功能表如下：</p><p>　　圖3-2-1 計數(shù)器74LS160的引腳圖</p><p>　　圖3-2-2 計數(shù)器74LS160的功能表&l

11、t;/p><p>　　四進制計數(shù)電路的設(shè)計圖如下：</p><p>　　圖3-2-3 計數(shù)器電路</p><p>　?。?）開關(guān)控制電路的設(shè)計</p><p>　　為達(dá)到設(shè)計要求，開關(guān)與尾燈的狀態(tài)關(guān)系如表3-3-1所示。</p><p><b>　　表3-3-1</b></p><

12、p>　　左轉(zhuǎn)開關(guān)L和右轉(zhuǎn)開關(guān)R直接接入計數(shù)器的ENP端，達(dá)到控制計數(shù)器的工作與否，實現(xiàn)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的控制。脈沖信號通過停車開關(guān)T直接接入顯示電路，達(dá)到停車時尾燈按脈沖頻率閃的結(jié)果。</p><p>　　由上表可以看出，當(dāng)汽車制動的同時左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，汽車尾燈的點亮隨轉(zhuǎn)彎時的狀態(tài)，即當(dāng)開關(guān)R和L中任意一個閉合時，制動開關(guān)Z失效，所以開關(guān)R和L要接入一個同或門，其輸出再與開關(guān)Z的輸出通過一個與門，從而達(dá)到上述效果。

13、</p><p>　　開關(guān)T的優(yōu)先級別最高，當(dāng)T閉合，開關(guān)R、Z、L都失效。所以開關(guān)T后應(yīng)該接一個反向器，其輸出輸入到計數(shù)器的清零端，致使一旦T閉合即T=1時，計數(shù)器的清零端CLR=1，因此計數(shù)器停止工作，達(dá)到使開關(guān)R和L失效。開關(guān)T后反向器的輸入同時接到上述與門，即T=1時，T'=0，此時連接T'、R和L同或輸出端、制動開關(guān)Z的或門輸出狀態(tài)為0，此時即當(dāng)停車開關(guān)T閉合時，開關(guān)R、L、Z都失效，脈

14、沖信號通過開關(guān)T送入汽車尾燈，即汽車尾燈按脈沖頻率閃爍。</p><p>　　開關(guān)電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-3-2 開關(guān)電路圖</p><p>　?。?）尾燈顯示電路的設(shè)計</p><p>　　汽車左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)時尾燈顯示電路是對稱的，以右轉(zhuǎn)時為例說明。當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)時，四進制計數(shù)器狀態(tài)與尾燈的狀態(tài)如表3-4-1所示:</p

15、><p><b>　　表3-4-1</b></p><p>　　由上表可以寫出以下表達(dá)式：</p><p>　　為了配合開關(guān)的控制，在尾燈前面加上了三個或門，所以尾燈顯示電路如下： </p><p>　　圖3-4-2 尾燈顯示電路</p><p><b>　　四 總電路設(shè)計</b&g

16、t;</p><p><b>　　總原理圖如圖所示：</b></p><p>　　圖4-1 總原理圖 </p><p>　　五、Multisim 仿真分析</p><p><b>　?。?）汽車正常運行</b></p><p>　　當(dāng)

17、開關(guān)TZRL=0000時，汽車正常運行，其仿真圖如圖4-1的總原理圖，尾燈都未點亮。</p><p><b>　?。?）汽車左轉(zhuǎn) </b></p><p>　　當(dāng)開關(guān)TZRL+0001時，汽車為左轉(zhuǎn)，其左側(cè)尾燈按000→100→110→111→000的順序循環(huán)點亮，下圖的仿真結(jié)果是100狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）汽車右

18、轉(zhuǎn)</b></p><p>　　當(dāng)開關(guān)TZRL=0010時，其右側(cè)尾燈按000→100→110→111→000的順序循 環(huán)點亮，下圖的仿真結(jié)果是110狀態(tài)。</p><p><b>　　（4）汽車制動時</b></p><p>　?。?）駕駛員不慎將左右轉(zhuǎn)向開關(guān)合上（汽車制動）</p><p>　?。?）汽

19、車制動同時左轉(zhuǎn)</p><p>　　此時仿真結(jié)果同汽車左轉(zhuǎn)時的狀態(tài)。</p><p>　?。?）汽車制動同時右轉(zhuǎn)</p><p>　　此時仿真結(jié)果同汽車右轉(zhuǎn)時的狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）停車</b></p><p>　　此時尾燈按脈沖頻率閃爍，用圖不好表示，圖略。</p>

20、;<p>　　六 安裝調(diào)試 </p><p><b>　?。ㄒ唬?安裝步驟</b></p><p><b>　　安裝步驟如下：</b></p><p>　　1.檢測導(dǎo)線、芯片、面包板、試驗箱的好壞。</p><p>　　2.把原理圖的芯片管腳標(biāo)好，以便接線速度更快，不容易出錯。

21、</p><p>　　3.按照原理圖布局，把芯片先布置在面包板上。</p><p>　　4.按照原理圖開始接線。</p><p><b>　　調(diào)試步驟如下：</b></p><p><b>　　1.脈沖電路的調(diào)試</b></p><p>　　本次實際電路直接使用已有的1Hz的

22、頻率，用邏輯試電筆測脈沖輸出端是否是高低電平交換，并且周期T=1s。</p><p><b>　　2.計數(shù)電路的調(diào)試</b></p><p>　　按電路圖將計數(shù)電路接好，加上CLK信號，觀察三盞燈亮的順序是否和設(shè)計的一致。</p><p><b>　　3.控制電路調(diào)試</b></p><p>　　用

23、邏輯試電筆測量各個輸出端的電壓，看是否和理論值一致。</p><p>　?。ǘ┕收戏治雠c電路改進</p><p><b>　　1.故障分析</b></p><p>　　當(dāng)接好所以的線，開始通電時，發(fā)現(xiàn)指示燈不是按000→100→110→111閃，而是按照000→110→100→111循環(huán)閃亮，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是計數(shù)器的Qa與Qb端接反了，所以邏輯

24、狀態(tài)也就不對了。</p><p><b>　　2.電路改進</b></p><p>　　本次電路中出現(xiàn)了三輸入的或門和同或門，而在學(xué)校提供的實驗器材中均沒</p><p>　　有這個芯片，因此三輸入的或門要用三輸入的與非門替代，而或門和三輸入的與門組成的開關(guān)控制電路要改成異或門和三輸入的與非門替代。</p><p>&l

25、t;b>　　七 總結(jié)與體會</b></p><p>　　在大學(xué)我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課，在課堂上掌握的僅僅是一些理論知識。所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行。”我們?nèi)绾伟阉鶎W(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識運用到實踐中去呢？課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺！</p><p>　　課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際最好的途徑，將書本上的知識運用到實際的分析解決問題中去，是一個很好的

26、鍛煉的機會?？晌易钆抡n程設(shè)計，每次拿到課題就發(fā)懵，不知道如何著手，總是期待著別人的杰作，然后拿來借鑒借鑒。正如指導(dǎo)老師布置課題時所說，現(xiàn)在很多大學(xué)生出去找工作都不能勝任那些工作，就是因為自己在大學(xué)沒學(xué)到什么真本事，所以課程設(shè)計這兩周的時間是一個很好的鍛煉自己的機會，一定要獨立的思考，獨立的查資料，獨立的設(shè)計。的確，現(xiàn)在我們已經(jīng)大三了，很快就要面臨就業(yè)的問題，錯過了這樣的機會就等于是錯過了一個提升自己的機會，所以我決定認(rèn)真的獨立的完成這次

27、的設(shè)計。 </p><p>　　拿到課題后，我們就分析了汽車尾燈的顯示狀態(tài)，知道大概包括脈沖電路，計數(shù)電路，顯示電路和開關(guān)電路。我們首先想到的只是汽車停車，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，制動四個狀態(tài)，后來查閱網(wǎng)上的資源，才知道用四個開關(guān)控制這四個狀態(tài)，但是四個開關(guān)一共有十六個狀態(tài)，其中有八個狀態(tài)是一樣的，都表示停車了，也就是說停車開關(guān)的優(yōu)先級別是最高的，它一作用，其它三個開關(guān)都失效。其次是制動開關(guān)，當(dāng)制動開關(guān)合上，控制左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)尾

28、燈的開關(guān)也失效。我們自己制作一個表，把所有的狀態(tài)都一一列舉出來，就有了清晰的思路，然后就開始設(shè)計。四進制的計數(shù)電路是最簡單的，用160改裝就行，脈沖電路用555定時器也很快就解決了，最難的應(yīng)該屬于開關(guān)的控制電路，怎樣才能讓它們達(dá)到設(shè)計要求？我們苦想了很久也沒答案，后來又只好上網(wǎng)搜集資料，看看有沒有類似案例，確實很有收獲，最終把開關(guān)電路也搞定,設(shè)計就基本完成。當(dāng)時收獲的不僅僅是一份喜悅，更多的是自信！</p><p&g

29、t;　　接下來的安裝調(diào)試過程是考驗我們耐心與細(xì)心的了！我們組有六人，選了其中一位同學(xué)的電路進行安裝。首先安裝過程進行得比較順利，可是當(dāng)接完所有的線發(fā)現(xiàn)沒有得到仿真的結(jié)果，用邏輯試電筆進行檢測時發(fā)現(xiàn)理論上本來應(yīng)該是高電平的節(jié)點卻出現(xiàn)低電平，應(yīng)該是低電平的地方卻是高電平。后來又因為組員之間在這個問題上出現(xiàn)點小分歧，最終導(dǎo)致連線失敗，這是這次課程設(shè)計最大的遺憾?？梢妶F隊合作精神的有時就是成敗的關(guān)鍵。</p><p>　

30、　經(jīng)過這次課程設(shè)計，讓我對前面的路有了更多的信心，因為在這個過程中，我學(xué)到了不少實用的東西。我們在學(xué)習(xí)理論知識的同時還要努力培養(yǎng)自己的動手操作能力，對于通信工程的我們更是如此，通過這次課程設(shè)計我也看到了自己的差距，今后會努力提高自己的動手操作能力，以求真正領(lǐng)會機械專業(yè)里邊的各種知識，為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　八 元器件清單</b></p>&l

31、t;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.《新編555集成電路應(yīng)用800例》 陳永甫主編 電子工業(yè)出版社 2000 年；</p><p>　　2.《電子電路實驗及仿真》 路勇主編 北京交通大學(xué)出版社 2004年。</p><p>　　3.《實用電子電路設(shè)計與制作》 劉修文主編 中國電力出版社 2005年；&