第一篇：汽車尾燈控制電路 verilog課設(shè)

可編程課程設(shè)計 實驗報告

一、設(shè)計題目

汽車尾燈控制電路

二、設(shè)計要求

用6個發(fā)光管模擬6個汽車尾燈（左右各3個），用4個開關(guān)作為汽車控制信號,分別為：左拐、右拐、故障和剎車。

車勻速行駛時，6個汽車尾燈全滅；右拐時，車右邊3個尾燈從左至右順序亮滅；左拐時，車左邊3個尾燈從右至左順序亮滅；

故障時車6個尾燈一起明滅閃爍；剎車時，6個尾燈全亮

三、設(shè)計語言簡介

VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,誕生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美國國防部確認為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言。自IEEE公布了VHDL的標(biāo)準(zhǔn)版本，IEEE-1076（簡稱87版)之后，各EDA公司相繼推出了自己的VHDL設(shè)計環(huán)境，或宣布自己的設(shè)計工具可以和VHDL接口。此后VHDL在電子設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言。1993年，IEEE對VHDL進行了修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴展VHDL的內(nèi)容，公布了新版本的VHDL，即IEEE標(biāo)準(zhǔn)的1076-1993版本，（簡稱93版）?，F(xiàn)在，VHDL和Verilog作為IEEE的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，又得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實上的通用硬件描述語言。有專家認為，在新的世紀(jì)中，VHDL于Verilog語言將承擔(dān)起大部分的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)。

VHDL設(shè)計的主要特點：

1.用VHDL代碼而不是用原理圖進行設(shè)計，意味著整個電路板的模型及性能可用計算機模擬進行驗證。

2.VHDL元件的設(shè)計與工藝無關(guān)，與工藝獨立，方便工藝轉(zhuǎn)換。

3.VHDL支持各種設(shè)計方法，自頂向下、自底向上或者混合的都可以。4.可以進行從系統(tǒng)級到邏輯級的描述，即混合描述。

5.VHDL區(qū)別于其他的HDL，已形成標(biāo)準(zhǔn)，其代碼在不同的系統(tǒng)中可交換建模。

四、程序代碼

module weideng(nrst,haz,left,right,brake,lc,lb,la,ra,rb,rc,/*CLOCK_50*/clk,vga);input haz,left,right,brake;//warning,turn left,turn right,braking input nrst,/*CLOCK_50*/clk;output lc,lb,la,ra,rb,rc;//6 light output vga;reg [3:0]vga;

wire lc,lb,la,ra,rb,rc;

//wire cp;//2 HZ reg [19:0]state,next_state;

//14 states

parameter [19:0]idle=20'b00_0000_0000_0001_000_000，l1=20'b00_0000_0000_0010_001_000，l2=20'b00_0000_0000_0100_010_000，l3=20'b00_0000_0000_1000_100_000，r1=20'b00_0000_0001_0000_000_100，r2=20'b00_0000_0010_0000_000_010，r3=20'b00_0000_0100_0000_000_001，full=20'b00_0000_1000_0000_111_111，bl1=20'b00_0001_0000_0000_001_111，bl2=20'b00_0010_0000_0000_010_111，bl3=20'b00_0100_0000_0000_100_111，br1=20'b00_1000_0000_0000_111_100，br2=20'b01_0000_0000_0000_111_010，br3=20'b10_0000_0000_0000_111_001;

//position of each state

parameter [4:0] idle_pos=5'd6，l1_pos=5'd7，l2_pos=5'd8，l3_pos=5'd9，r1_pos=5'd10，r2_pos=5'd11，r3_pos=5'd12，full_pos=5'd13，bl1_pos=5'd14，bl2_pos=5'd15，bl3_pos=5'd16，br1_pos=5'd17，br2_pos=5'd18，br3_pos=5'd19;

//store status

always @(posedge clk ,negedge nrst)

begin vga=4'b0001;

if(!nrst)

state<=idle;

else

state<=next_state;end

//state transition ***

always @(haz,left,right,brake)

begin

next_state=idle;

case(1'b1)

state[idle_pos]:if(left&~haz&~right&~brake)

next_state=l1;

else if(right&~haz&~left&~brake)

next_state=r1;

else if(brake|haz|left&right)

next_state=full;

else

next_state=idle;

state[l1_pos]:if(brake)

next_state=bl1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=l2;

state[l2_pos]:if(brake)

next_state=bl1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=l3;

state[l3_pos]:next_state=idle;

state[full_pos]:if(~brake)

next_state=idle;

else

next_state=full;

state[r1_pos]:if(brake)

next_state=br1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=r2;

state[r2_pos]:if(brake)

next_state=br1;

else if(haz&~brake)

next_state=full;

else

next_state=r3;

state[r3_pos]:next_state=idle;

state[br1_pos]:if(~brake)

next_state=r1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=br2;

state[br2_pos]:if(~brake)

next_state=r1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=br3;

state[br3_pos]:if(~brake)

next_state=r1;

else

next_state=br1;

state[bl1_pos]:if(~brake)

next_state=l1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=bl2;

state[bl2_pos]:if(~brake)

next_state=l1;

//else if(~brake&haz)

//next_state=full;

else

next_state=bl3;

state[bl3_pos]:if(~brake)

next_state=l1;

else

next_state=bl1;

default:next_state=idle;

endcase

end

//output logic

assign la=state[3]，lb=state[4]，lc=state[5]，ra=state[2]，rb=state[1]，rc=state[0];//2hz clock

/*

divn #(.WIDTH(25),.N(25000000))

CLOCK_50 u0（.clk(CLOCK_50)，.rst_n(nrst)，.o_clk(cp));

*/ endmodule

五、心得體會

Verilog語言是目前電路設(shè)計中不可缺少的語言之一，其在電子信息、通信、自動控制及計算機領(lǐng)域中的重要性日益突出。通過本次課程設(shè)計，使我對Verilog語言有了更深一步的了解，也對Quartus II軟件的使用方法和設(shè)計流程也有了更進一步的認識。在課程設(shè)計過程中，我和同組同學(xué)共同討論，期間遇到不少問題。但每一個問題我們都會認真修改、調(diào)試，并積極向老師和同學(xué)尋求幫助，直到?jīng)]有錯誤為止。這也提高了我們獨立思考與團隊合作的能力?？傊?，此次課程設(shè)計不僅對之前可編程設(shè)計的理論學(xué)習(xí)進行了實踐，更為我今后的專業(yè)學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

第二篇：汽車尾燈控制電路的設(shè)計

武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

汽車尾燈控制電路的設(shè)計 技術(shù)指標(biāo)

用六個發(fā)光二極管模擬車尾部左右兩側(cè)的三個尾燈，用開關(guān)K1，K0模擬轉(zhuǎn)向信號、運行信號和剎車信號。對尾燈的控制要求是： 開關(guān)控制 汽車運行狀態(tài) 右轉(zhuǎn)尾燈 左轉(zhuǎn)尾燈 K1 K0 D1D2D3 D4D5D6 0 0 正常運行 燈滅 燈滅

0 1 右轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D1D2D3順序循環(huán)點亮 1 0 左轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D6D5D4順序循環(huán)點亮 1 1 臨時剎車 所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍 設(shè)計方案及比較

2.1 方案一

2.1.1 秒脈沖電路的設(shè)計

由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾，555定時器引腳圖如圖1所示。

圖1 555定時器引腳圖 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

2.1.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計

設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動電路中與非門的一個輸入端相連接，有總體邏輯功能可知，G和F 與開關(guān)控制變量，K1、K0以及時間脈沖CP之間的關(guān)系如下：

（1）0 0 汽車正常行駛（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅）

（2）0 1 汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮）（3）1 0 汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮）（4）1 1汽車臨時剎車（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時鐘脈沖CP通過顯示驅(qū)動電路中的與非門作用到反相器的輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖CP的作用下同時閃爍）

2.1.3 三進制計數(shù)計數(shù)器電路的設(shè)計

由J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器；

由于電路只需采用一片雙J-K觸發(fā)器74LS76芯片即可，因此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，74LS76芯片引腳圖如2圖所示。

圖2 74LS76引腳圖

武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

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2.1.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計

譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進制計數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=

1、K1=0時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=

1、K1=1時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示，74LS138譯碼器引腳圖如圖3所示。

圖3 74LS138譯碼器引腳圖

2.1.5 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計

尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個電阻組成，圖中，當(dāng)6個反相器的輸出為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級光管被點亮。

武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

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2.2 方案二

2.2.1 秒脈沖電路的設(shè)計

由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。

2.2.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計

設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動電路中與非門的一個輸入端相連接。

2.2.3 三進制計數(shù)計數(shù)器電路的設(shè)計

由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器；

兩個D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現(xiàn)此電路。此電路結(jié)構(gòu)上有點復(fù)雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高，74LS74芯片引腳圖如圖4所示。

圖4 74LS74芯片引腳圖

2.2.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計

譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進制計數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點亮。武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=

1、K1=0時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=

1、K1=1時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。

2.2.5 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計

尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個電阻組成，圖中，當(dāng)6個反相器的輸出為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級光管被點亮。

2.3 方案三

2.3.1 秒脈沖電路的設(shè)計

石英晶體振蕩器；

此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R，C的值無關(guān)。所以此電路能得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶寬，不能用于寬帶濾波。

2.3.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計

設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動電路中與非門的一個輸入端相連接。

2.3.3 三進制計數(shù)計數(shù)器電路的設(shè)計

由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器； 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

兩個D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現(xiàn)此電路。此電路結(jié)構(gòu)上有點復(fù)雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高。

2.3.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計

譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進制計數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個與非門和6個反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=

1、K1=0時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=

1、K1=1時，對于計數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。

2.3.5 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計

尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個電阻組成，圖中，當(dāng)6個反相器的輸出為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級光管被點亮。

2.4 方案比較

以上三種方案基本上大同小異，只是在秒脈沖電路的設(shè)計和三進制計數(shù)電路的設(shè)計兩個環(huán)節(jié)不同：

1、方案一和方案二利用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來實現(xiàn)秒脈沖，555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾；而方案三用的是石英晶體振蕩器，它的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R，C的值無關(guān)。雖然此電路能得到頻率穩(wěn)定性極高的 脈沖波形，但是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶寬，不能用于寬帶濾波。

2、方案一利用雙J-K觸 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

發(fā)器74LS76芯片構(gòu)成三進制計數(shù)器，此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低；而方案二和方案三用D觸發(fā)器構(gòu)成三進制計數(shù)器，兩個D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來實現(xiàn)此電路，此電路結(jié)構(gòu)上有點復(fù)雜，而且需要三個芯片（至少兩個），成本較高。綜合考慮上述三種方案，無論是從成本還是可行性，方案以最優(yōu)，方案而次之，方案三最差。實現(xiàn)方案

首先，通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。

其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。

最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過6個與非門，6個非門以及7410提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。總電路圖如圖5所示：

VCC5V12VVs128.86k|?R147810nFCf0VCC5VR3VCC555_VIRTUALTimerVCCRSTDISTHRTRICONGNDOUTVCC5VU1AU31Q1574LS76N41161J1CLK1K2U7A14Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7***097U13ALED1R4100|?R5~1PR614123~1Q~1CLRABCG1~G2A~G2B1574LS00D74LS04DU8AU14ALED250645VCC974LS76N411J1CLK1K33257.72k|?R21074LS138DU2A1Q15100|?1674LS00D74LS04DU9AU15ALED3R617100|?74LS00D74LS04D18U10AU16ALED4R71974LS00D74LS04DU11AU17ALED574LS00D74LS04DU12AU18ALED61374LS00D74LS04D100|?R8100|?R9100|?VCC~1PRU4A74LS86D1110nFC16~1Q~1CLR31412J10U5A300|?Key = A R10J27k|?Key = A U6A74LS04D74LS10D2

圖5 工作原理圖 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

3.1 參數(shù)計算與器件選擇

（1）電阻：由于f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz，所以選取R1=28.86KΩ，R2=57.72KΩ，R3=300Ω，R4= 7KΩ，C1=C2=100μF，其他電阻可選為100Ω即可。

（2）電容：如上所述，電容均選100μF/25V。

3.2元器件器腳圖

其它用到得個元器件引腳圖如圖4所示：

圖6 元器件引腳圖 調(diào)試過程及結(jié)論

將設(shè)計好的控制電路分別接好電源和地線，然后接上函數(shù)發(fā)生器的脈沖信號，先將開關(guān)K1、K0分別接低電平0、0，發(fā)現(xiàn)顯示燈全滅，表示汽車正常行駛；再將開關(guān)K1、K0分別接低電平0和高電平1，發(fā)現(xiàn)右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮，表示汽車右轉(zhuǎn)彎行駛；然后將開關(guān)K1、K0分別接高電平1和低電平0，發(fā)現(xiàn)左側(cè)尾 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書

燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點亮，表示汽車左轉(zhuǎn)彎行駛；左后將開關(guān)K1、K0分別接高電平1、1，發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖CP的作用下同時閃爍，表示汽車臨時剎車。在調(diào)試的過程中前面三種情況相當(dāng)順利，很快就完成了，最后模擬臨時剎車的時候，開始發(fā)現(xiàn)6個指示燈全亮，并沒有出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，經(jīng)檢查才知是函數(shù)發(fā)生器脈沖信號的頻率太高，將其調(diào)節(jié)到合適的頻率后，終于出現(xiàn)了期待已久的左右兩側(cè)的指示燈同時閃爍。心得體會

這次課程設(shè)計可以說是相當(dāng)成功的，雖然是第一次接觸這個東西，但是基于以前做過數(shù)電實驗，課程設(shè)計也就變得不是那么的困難了。但是，它又不是單純的和想數(shù)電實驗一樣，認真聽完老師所講的內(nèi)容，拿著電路圖接好實驗電路，完成電路各個部分的邏輯功能就可以了，它對我們的要求遠遠高于數(shù)電實驗所能達到的高度。我們不僅要全面了解所選的設(shè)計題目，還要在網(wǎng)上充分查閱資料，再結(jié)合我們以前所學(xué)過的數(shù)電知識，自己擬定實驗方案和設(shè)計實驗電路。連接電路我是和同學(xué)一起做的，雖然我們這個電路的連接比較困難，但是經(jīng)過一上午的辛苦奮斗，終于光榮的完成了實驗所需要的實現(xiàn)電路，在宿舍調(diào)式電路也比較順利，很快就完成了，出現(xiàn)了期待中的實驗現(xiàn)象，但是去老師那里調(diào)試的時候，由于脈沖信號的頻率沒有控制好，剎車的時候沒有出現(xiàn)閃爍，而是一直燈亮，調(diào)整頻率后就很快更正過來了，整個過程還是非常順利比較成功的。經(jīng)過這次的課程設(shè)計，我更加體會到了數(shù)電在日常生活中的廣泛應(yīng)用，正是由于它的邏輯簡單而被廣泛應(yīng)用于生活的許多方面，為我們的生活提供了很多便利。同時，也意識到了同學(xué)之間的互助是多么的重要，由于沒有很認真地去閱讀課程設(shè)計說明書撰寫規(guī)范和有些作圖軟件不會使用，導(dǎo)致在寫課程設(shè)計說明書的時候，遇到了不少的麻煩，多虧了同學(xué)們的熱心幫助，才使我能夠比較順利地完成這項工作。最后，認真謹慎精益求精的態(tài)度對于一個實驗者來說也是必備的優(yōu)秀品質(zhì)，只有這樣才會做出令人滿意的成績來。經(jīng)過這次課程設(shè)計，我真的學(xué)到了很多很多的東西。這次課程設(shè)計的成功得益于自己的耐心和決心，也離不開老師和周圍同學(xué)的幫忙。特別感謝指導(dǎo)老師的悉心指點，感謝在我設(shè)計和制作過程給予我很多幫助的給位同學(xué)。

武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計

（一）》課程設(shè)計說明書 參考文獻

[1].屠其非.LED用于汽車尾燈的展望.光源與照明,2001（01）

[2].梁恩主 著.Protel 99SE電路設(shè)計與仿真應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2000 [3].姚福安 著.電子電路設(shè)計與實踐.山東: 山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002 [4].康華光主編.數(shù)字電子基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1999 [5].楊志亮 著.Protel DXP電路原理圖設(shè)計技術(shù).山西：西北工業(yè)大學(xué)出版社[6].路勇主編.電子電路實驗及仿真.北京:清華大學(xué)出版社，2004 [7].唐程山主編.電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2005 [8]韓克 柳秀山主編。電子技能與EDA技術(shù)。暨南大學(xué)出版社，2005 10

2002

第三篇：項目任務(wù)5 汽車尾燈控制電路

項目任務(wù)5

汽車尾燈控制電路設(shè)計

一、實驗?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)汽車尾燈控制電路設(shè)計

二、2．實驗設(shè)備

PC機，Quartus II軟件，F(xiàn)PGA實驗板（套件），三、3．實驗內(nèi)容與說明

見書P73。

四、實驗總結(jié)報告要求

給出含注釋的實驗代碼。

給出FPGA的引腳分配情況和資源利用情況。寫出實驗的收獲、體會與改進建議。解答思考題

五、附頂層模塊和尾燈控制模塊程序

參考模塊程序: module fsm(kin,clk,out);input [3:0] kin;input clk;output [5:0] out;reg [5:0] out;reg [2:0] current_state,next_state;parameter IDLE=3’b000,L1=3’b001,L2=3’b010,L3=3’b011,R1=3’b100，R2=3’b101,R3=3’b110,LR3=3’b111;always@(posedge clk or negedge k[0])if(~k[0])Current_state <= S0;//異步清零

else Current_state <= next_state;//在clk上升沿觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn) always@(current_state or k)begin next_state=3’bxxx;out=6’b111111;case(current_state)^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ IDEL: L2: L3 L1:if(haz==0)begin led=6’b000000;next_state=LR3;end else begin led=6’b100_111;next_state=L2;end ////參考書P66程序?qū)φ請D4.4.5和表4.4.1 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ Endcase End Endmoule

第四篇：數(shù)字電子課設(shè)報告汽車尾燈控制電路設(shè)計

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一.概述

汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路,在日常的生活中有著很廣泛的應(yīng)用.汽 車行駛時,會出現(xiàn)正常行駛,左轉(zhuǎn)彎,右轉(zhuǎn)彎,剎車四種情況,針對這四種情況可以 設(shè)計出汽車尾燈的控制電路來表示這四種狀態(tài).設(shè)計一個汽車尾燈控制電路,技術(shù)指標(biāo)如下: 假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有 3 個指示燈(用發(fā)光二極管模擬);汽車正常運行時指示燈全滅;汽車左轉(zhuǎn)彎時,左側(cè) 3 個指示燈按左循環(huán)順序點亮;汽車右轉(zhuǎn)彎時,右側(cè) 3 個指示燈按右循環(huán)順序點亮;臨時剎車時所有指示燈同時閃爍.二.方案論證

方案一: 汽車尾燈控制電路主要由 D 觸發(fā)器邏輯電路,左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn)控制電路,剎車控制電 路構(gòu)成.首先將脈沖信號 CLK 提供給 D 觸發(fā)器邏輯電路.用三片 D 觸發(fā)器設(shè)計一個邏輯電路可以產(chǎn)生 001,010,100 的循環(huán)信號.將此信號作為左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn)的原始信號.設(shè)置左轉(zhuǎn)控制開關(guān)和右轉(zhuǎn)控制開關(guān).通過開關(guān)的控制將左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn)的原始信號通過邏輯電路分別輸出到左,右的 3 個 汽車尾燈上.這部分電路起到信號分揀的作用.設(shè)置剎車控制開關(guān),將脈沖信號 CLK 提供給剎車控制電路.當(dāng)開關(guān)置為剎車信號時,分揀之后的信號通過邏輯電路實現(xiàn)剎車時所有指示燈隨 著時鐘信號 CLK 全部閃爍的功能.最終得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上,實現(xiàn)所需功能.方案一原理框圖如圖 1 所示.1 CLK D 圖 1 方案一原理框圖

方案二: 汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路,三進制計數(shù)器,譯碼電路,顯示,驅(qū)動 電路構(gòu)成.由于汽車左或右轉(zhuǎn)彎時,三個指示燈循環(huán)點亮,所以用三進制計數(shù)器控制譯碼器 電路順序輸出低電平,從而控制尾燈按要求點亮.首先,設(shè)置兩個可控制的開關(guān),可產(chǎn)生 0 0,0 1,1 0,1 1 四種狀態(tài).開關(guān)置為 0 0 狀態(tài)時,表示汽車處于正常運行狀態(tài).開關(guān)置為 0 1 狀態(tài)時,表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài).開關(guān)置為 1 0 狀態(tài)時,表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài).開關(guān)置為 1 1 狀態(tài)時,表示汽車處于剎車的狀態(tài).其次,設(shè)計電路實現(xiàn)所需達到功能.三進制計數(shù)器可用兩片 D 觸發(fā)器構(gòu)成.譯碼電路可用 3 線—8 線譯碼器 74LS138 和 6 個與非門構(gòu)成.顯示,驅(qū)動電路由 6 個發(fā)光二極管和 6 個反向器構(gòu)成.2 方案二原理框圖如圖 2 所示.顯示,驅(qū)動電路

開關(guān)控制電路

譯碼電路

三進制計數(shù)器

圖 2 方案二的原理框圖

最終方案為方案二.電路設(shè)計 三.電路設(shè)計

1.時鐘脈沖電路 由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖 3 所示.12V Vs 1 28.86k R1 4 8 VCC RST DIS THR TRI CON GND 1 OUT 3 6 57.72k R2 7 8 CP 7 6 2 5 10nF C 10nF Cf 0 LM555CM Timer 圖 3 由 555 構(gòu)成的多諧振蕩器

接通電源后,電容 C 被充電,Vc 上升,當(dāng) Vc 上升到 2/3Vcc 時,觸發(fā)器被復(fù)位, 此時 Vo 為低電平,電容 C 通過 R2 和 T 放電,使 Vc 下降.當(dāng) Vc 下降到 1/3Vcc 時, 觸發(fā)器又被復(fù)位,Vo 翻轉(zhuǎn)為高電平.周期 T 為: T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C 這樣,通過控制電容充放電時間,使多諧振蕩器產(chǎn)生時鐘信號.2.開關(guān)控制電路 開關(guān)控制電路如圖 4 所示.3 VCC 5V VCC J1 Key = A 10 R1 200? 0 U7B U15B 12 C G VCC 5V U3A VCC 74LS136D J2 Key = B 11 R2 200? 0 13 74LS00D 74LS04D U9B D U16A 14 74LS00D CP 74LS10D 圖 4 開關(guān)控制電路

電路通過控制開關(guān) A,B 的斷開和閉合,實現(xiàn)正常行駛,左轉(zhuǎn)彎,右轉(zhuǎn)彎,剎車四 種狀態(tài).AB 置為 0 0 狀態(tài)時,表示汽車處于正常運行狀態(tài).AB 置為 0 1 狀態(tài)時,表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài).AB 置為 1 0 狀態(tài)時,表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài).AB 置為 1 1 狀態(tài)時,表示汽車處于剎車的狀態(tài).3.三進制計數(shù)器 原理圖如圖 5 所示.4 VCC 5V 2 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 1Q 15 U2A A VCC 16 1K 74LS76D 1 3 2 2 U2B 1Q 15 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 B 16 1K 74LS76D 圖 5 三進制計數(shù)器原理框圖

4.譯碼,顯示驅(qū)動電路 譯碼,顯示驅(qū)動電路如圖 6 所示.VCC U4A 74LS00D U5A 9 U10A LED1 23 R3 17 200 5V A B1 2 C 3 6 G4 5 U1 A B C G1 ~G2A ~G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 9 7 74LS04D U11A LED2 3 10 24 R4 18 16 200 74LS00D 74LS04D 4 U6A U12A 5 LED3 11 25 R5 19 6 7 8 200 74LS04D U13A LED4 R6 12 20 26 200 74LS00D 74LS04D U8A U14A LED5 R7 13 21 27 200 74LS00D 74LS04D U9A U15A LED6 R8 14 22 28 200 74LS00D 74LS04D 74LS00D U7A 0 74LS138D VCC 圖6 譯碼,顯示驅(qū)動電路 5 四,性能的測試

利用 Multisim10 進行測試和仿真.1.當(dāng)汽車正常行駛時,AB 置為 0 0 狀態(tài),指示燈全滅.仿真結(jié)果如圖 7 所示.圖7 正常行駛仿真結(jié)果

2.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時,AB 置為 1 0 狀態(tài),左側(cè) 3 個指示燈按 LED1->LED2->LED3 順 序循環(huán)點亮.仿真結(jié)果如圖 8 所示.6 圖8 左轉(zhuǎn)彎仿真結(jié)果

3.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時,開關(guān)置為 0 1 狀態(tài),右側(cè) 3 個指示燈按 LED4->LED5->LED6 順 序循環(huán)點亮.仿真結(jié)果如圖 9 所示.7 圖9 右轉(zhuǎn)彎仿真結(jié)果

4.當(dāng)汽車剎車時,AB 置為 1 1 狀態(tài),所有指示燈全部隨著時鐘信號閃爍.仿真結(jié)果如圖 10 所示.8 圖 10 剎車仿真結(jié)果

五.結(jié)論

電路的主要特點是選用簡單常見的元器件,充分利用所學(xué)知識.通過仿真結(jié)果可以看出,符合任務(wù)書中所要求的性能指標(biāo),完成所需功能.六.性價比

本電路采用的都是簡單且常見的元器件, 價格相對便宜, 性能基本符合技術(shù)要求.適用于對技術(shù)要求不是十分嚴(yán)格的電路.因此,本電路的性價比較高.七,課設(shè)體會及合理化建議 課設(shè)體會及合理化建議

這次總的說來收獲很大,但在獨立設(shè)計過程中著實也遇到了不少困難.比如開始 時不知用什么邏輯器件使輸出為 001,010,100 的循環(huán),以使指示燈按一定的順序依 次點亮, 后經(jīng)過與同學(xué)的討論最終使問題得到了解決, 我想這也是最吸引我們的地方, 當(dāng)真正投入時才發(fā)現(xiàn)樂在其中.一開始對軟件不熟悉,剛進行上機設(shè)計時很不順手,遇到不少麻煩,經(jīng)過自己的 學(xué)習(xí)和老師的指導(dǎo),才完成了電路的設(shè)計并成功進行了仿真.9 參考文獻

[1] 劉修文主編.實用電子電路設(shè)計制作.[M]北京:中國電力出版社,2005 年 [2] 朱定華主編.電子電路測試與實驗.[M]北京:清華大學(xué)出版社,2004 年 [3] 路勇主編.電子電路實驗及仿真.[M]北京:北京交通大學(xué)出版社,2004 年 [4] 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù).[M]北京:高等教育出版社,2006 年 [5] 謝自美主編.電子線路設(shè)計實驗測試.[M]武漢:華中科技大學(xué)出版社,2006 年 [6] 華滿清主編.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計.[M]北京:機械工業(yè)出版社,2005 年

附錄Ⅰ 附錄Ⅰ 總電路圖 11 附錄Ⅱ 附錄Ⅱ 元器件清單

序號 編號 名稱 型號 數(shù)量

R1, R2, R3, R4, R5, R6, 電阻 R7,R8, R9 R10 LED1,LED2, LED3,LED4, LED5,LED6, U2A,U2B, U10A,U11A, U12A,U13A, U14A,U15A, U15B, 電阻 電阻 200 8 2 3 28.86k 57.72k 1 1 4 發(fā)光二極管 LED 6 5 JK 觸發(fā)器 74LS76 2 6 非門 74LS04 7 7 U4A,U5A,U6A, U7A,U7B,U8A, 與非門 U9A,U9B 74LS00 8 9 10 11 12 U16A, 與非門 直流電源 直流電源 74LS10 5V 12V DIPSW1 1 4 1 2 J1,J2, 開關(guān)

U17, U1, U3A, 555 定時器 LM555CM 譯碼器 異或門 74LS138 74LS136 1 1 1 12 1

第五篇：汽車尾燈控制器設(shè)計實習(xí)報告.

計算機與信息工程系 《模擬電子技術(shù)》 課程設(shè)計報告 專業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù) 班級**二班 學(xué)號B11111111 姓名陳強軍

報告完成日期2013年01月06日 指導(dǎo)教師秦** 評語: 成績: 批閱教師簽名:批閱時間: 汽車尾燈控制器設(shè)計 摘要

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,汽車越來越被人們所需要,而由此也引發(fā)了一系列問題。比如,因為汽車突然轉(zhuǎn)向所引發(fā)的車禍經(jīng)常出現(xiàn)。如果汽車轉(zhuǎn)彎可以通過尾燈的狀態(tài)變化來確定,就可以提示司機、行人朋友們車子正在轉(zhuǎn)彎,可以在很大程度上避免車禍的發(fā)生。

本次實習(xí)設(shè)計一個汽車尾燈控制電路,控制汽車尾部左右兩側(cè)各有的3個指示燈,在汽車轉(zhuǎn)彎時相應(yīng)的燈亮,給出指示。并結(jié)合硬件描述語言ANSI(或DIN和開發(fā)

工具Multisim對控制電路進行編譯、邏輯綜合、波形仿真和編程下載等設(shè)計。通過邏輯設(shè)計這些實際操作,在進一步強化電路設(shè)計能力的同時,也進一步地掌握Multisim軟件的開發(fā)流程和使用方法等。

關(guān)鍵詞:汽車尾燈控制,ANSI,Multisim,編譯,仿真 Automobile Tail Light Controller Design ABSTRACT This internship a car tail lights control circuit design,control of automobile tail about some3lights on both sides,in the car when they turn the lights,the instructions are given.Combined with hardware description language ANSI(or DINand 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 目錄 前言(1 第一章任務(wù)分析(2 1.1課題選擇(2 1.2設(shè)計條件(2 1.3設(shè)目計的(2 第二章功能描述(3

2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀況的關(guān)系(3 2.2汽車尾燈控制器描述(3 第三章電路設(shè)計(5 3.1模式控制電路(5 3.3譯碼與顯示驅(qū)動電路(7 第四章仿真模擬(9 4.1模式控制電路的仿真與測試(9 4.2三進制計數(shù)器的仿真與測試(15 4.3譯碼及尾燈狀態(tài)限制、驅(qū)動電路的仿真與測試(16 4.4完整仿真電路的測試(16 結(jié)論(21 謝辭(22 參考文獻(23 附錄(24 前言

本課題要求設(shè)計一個汽車尾燈的控制電路。該電路是用于反映汽車在運行時的狀態(tài),汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈。當(dāng)接通左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車和正常行駛時,指示燈按照指定要求閃爍。假設(shè)汽車尾燈左右兩側(cè)各有三個指示燈(用發(fā)光二極管模擬,要求是:汽車正常遠行時指示燈全滅;右轉(zhuǎn)彎時,右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序

點亮;左轉(zhuǎn)彎時左側(cè)三個指示燈按左循環(huán)順序點亮;臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。經(jīng)過以上所述的設(shè)計內(nèi)容及要求的分析,可以將電路分為以下幾部分: 首先,通過脈沖信號發(fā)生器發(fā)出脈沖信號,該脈沖信號用于提供給觸發(fā)器和剎車時的輸入信號。

兩個觸發(fā)器用于產(chǎn)生三進制的的循環(huán)信號,此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。

兩個開關(guān)及與非門、非門、異或門等元件構(gòu)成整個電路的控制部分,并產(chǎn)生控制信號,輸入譯碼器。

譯碼器主要對原始信號進行分揀處理,并把處理過的信號輸入驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示電路,并共同達成實驗?zāi)康摹?/p>

第一章任務(wù)分析 1.1課題選擇

本課題共有以下六項可選內(nèi)容:

1、多路搶答器:實現(xiàn)4人搶答時每人的分數(shù)累加,倒計時顯示答題時間。

2、調(diào)節(jié)電子表:顯示小時、分鐘和秒;按鍵調(diào)節(jié)時間。

3、運算器:完成加減乘除運算和與或異或邏輯運算;給出溢出標(biāo)志。

4、地址譯碼器:用開發(fā)板設(shè)計一個I/O地址譯碼電路。

5、汽車尾燈控制器:實現(xiàn)對汽車左右各3個尾燈的控制。6、256個端口交通燈控制器:實現(xiàn)對十字路口三種信號燈的控制,并顯示時間。我通過對六項課題進行分析,考慮到時間上有所限制以并綜合仿真軟件以及自身實力等多方因素,最終選擇汽車尾燈控制器的電路設(shè)計課題。

1.2設(shè)計條件

本次課題是基于對《數(shù)字邏輯》這門課程的學(xué)習(xí)、了解、掌握的前提下開展進行的,主要任務(wù)是控制電路的設(shè)計。設(shè)計條件為:電腦一臺、Multisim軟件、參考書及網(wǎng)絡(luò)等。

1.3設(shè)目計的

設(shè)計一個汽車尾燈控制器,實現(xiàn)對汽車尾燈顯示狀體的控制。在汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈(這里采用發(fā)光二極管模擬。設(shè)計尾燈控制電路,用Multisim軟件模擬出汽車運行狀況下,指示燈具有的4種不同的顯示模式:①汽車正常行駛時,左右兩側(cè)的指示燈全部熄滅。②當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時,右側(cè)3個指示燈按右循順序點亮。③當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時,左側(cè)3個指示燈按左循順序點亮。④臨時剎車時,所有指示燈同時閃爍。

第二章功能描述

2.1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀況的關(guān)系

設(shè)置兩個狀態(tài)控制變量來區(qū)分汽車尾燈的四種不同的顯示模式,需設(shè)置2個狀態(tài)控制變量。假定用開關(guān)K1,K2進行顯示模式控制,可列出汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系,如表2-1所示。

表2-1汽車尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀況的關(guān)系 控制變量

K1K2汽車運行狀態(tài) 左側(cè)的三個指示燈 D L1D L2D L3 右側(cè)的三個指示燈

D R1D R2D R3 00正向行駛熄滅狀態(tài)

01右轉(zhuǎn)彎行駛熄滅狀態(tài)按D R1D R2D R3順序點亮10左轉(zhuǎn)彎行駛按D L1D L2D L3順序點亮熄滅狀態(tài)

11臨時剎車左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖CP作用下同時閃爍2.2汽車尾燈控制器描述

在汽車左右轉(zhuǎn)彎行駛時,由于3個指示燈被循環(huán)順序點亮,所以可以用一個三進制計數(shù)器的狀態(tài)控制譯碼器電路順序輸出高電平,按要求順序點亮3個指示燈。由于汽車左轉(zhuǎn)彎時,三個燈循環(huán)點亮,所以用三進制計數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平,從而控制尾燈按要求點亮。設(shè)三進制計數(shù)器的狀態(tài)用Q1和Q0表示,可得出描述指示燈D L3、D L2、D L1、D R3、D R2、D R1與開關(guān)控制變量K1和K0,計數(shù)器的狀態(tài)Q1、Q0以及時鐘脈沖CP 之間關(guān)系,如表2-2所示(‘1’表示點亮,‘0’表示熄滅。

表2-2汽車尾燈控制器功能表

控制變量K 1K 2計數(shù)器狀態(tài)Q 1Q 2汽車尾燈D L1 D L2D L3D R1 D R2D R30 d d 0000000 1 00110000000 0001000100011

0011 ***00001 1 d d CP CP CP CP CP CP 根據(jù)以上設(shè)計分析與表2-2功能描述,可以得出汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖,如圖2.1所示。

圖2.1汽車尾燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖

K 2 K 1 第三章電路設(shè)計 3.1模式控制電路

根據(jù)原理框圖可知,整體電路需要:模式控制電路、三進制計數(shù)器構(gòu)成電路、尾燈狀態(tài)顯示電路、譯碼與顯示電路等三大部分。首先是模式控制電路。

設(shè)譯碼與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為E和F,E與譯碼器74LS138的使能輸入端E1相連接,F與顯示驅(qū)動電路中與門的一個輸入端相連接。由總體邏輯功能可知,E和F與開關(guān)控制變量K1,K0,以及時鐘脈沖CP之間的關(guān)系如表3-1所示: 表3-1使能控制信號與模式控制變量、時鐘脈沖的關(guān)系 邏輯開關(guān)K1K0脈 沖 作 用 CP 使 能 信 號 E F

電路理論工作狀態(tài)

00無01譯碼器不工作,輸出均為高,與門輸出為高尾燈全部熄滅 01無11譯碼器在控制器作用下工作,顯示驅(qū)動取決于譯碼輸出,右尾燈 循環(huán)點亮 10無11 譯碼器在控制器作用下工作,顯示驅(qū)動取決于譯碼輸出,左尾燈 循環(huán)點亮 11CP0CP 譯碼器不工作,輸出均為高,時鐘信號經(jīng)過與門使尾燈全部共同 閃爍

根據(jù)表3-5可求出使能控制信號E 和F 的邏輯表達式為E =K 1K 0+K 1K 0=K 1⊕K 0 F =K 1K 0+K 1K 0+K 1K 0+K 1K 0CP =K 1+K 0+K 1K 0CP =K 1K 0+CP =K 1K 0CP 根據(jù)G 和F 的邏輯表達式,可畫出模式控制電路,如圖 3.1所示:

圖

3.1模式控制電路

三進制計數(shù)器的狀態(tài)表入表3-2所示。

三進制計數(shù)器可用觸發(fā)器級聯(lián)構(gòu)成,采用CP 下降沿觸發(fā)的JK 觸發(fā)器,當(dāng)CP 由1跳變?yōu)?時,觸發(fā)器的輸出依據(jù)J 和K 的狀態(tài)而定。表3-3為J-K 觸發(fā)器的狀態(tài)表。

現(xiàn)態(tài)Q 1Q 2次態(tài) 11+n Q 1 2+n Q 0001101 1 011000d d 表3-2三進制計數(shù)器的狀態(tài)表J K 1+n Q 說明0011 0101

n Q 01 n Q 輸出狀態(tài)不變同J 端狀態(tài)同J 端狀態(tài)輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn) 表3-3J-K 觸發(fā)器的狀態(tài)表 3.2三進制計數(shù)器

三進制計數(shù)器可用觸發(fā)器級聯(lián)構(gòu)成,同時也可由集成計數(shù)器改造,考慮到直接用計數(shù)器改比用觸發(fā)器構(gòu)成計數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)簡單,而且Multisim 軟件中常以十六進制計數(shù)器74F112N 實現(xiàn)J-K 觸發(fā)器的功能,因此設(shè)計中我們選用計數(shù)器74F112N 來改成三進制計數(shù)器。由以上74F112N 的功能表可知,當(dāng)把Q A 與Q B 輸入與非門,輸出端接在CLEAR 端,即可以通過反饋清零的方法做出三進制計數(shù)器,即

Q A 與Q B 實現(xiàn)

00—01—10—00的循環(huán),其電路結(jié)構(gòu)如圖 3.2所示。

圖 3.2三進制計數(shù)器電路圖 3.3譯碼與顯示驅(qū)動電路

汽車尾燈電路如圖3.3所示,其顯示驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管和6個反相器構(gòu)成,譯碼電路由3-8譯碼器74LS138和6個與非門構(gòu)成。74LS138的三個輸入端A2、A1、A0分別接S1、Q1、Q0,而Q1Q0是三進制計數(shù)器的輸出端。當(dāng)S1=1,S2=0時,使能信號A =G =1,計數(shù)器的狀態(tài)為00,01,10時,74LS138對應(yīng)的輸出端0Y、1Y、2Y 依次為0有效(3Y、4Y、5Y 信號為“1”無效,即反相器G1~G3的輸出也依次為0,故指示燈D3→D2→D1按順序點亮示意汽車左轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變,而S1=0,S2=1時,則74LS138對應(yīng)的輸出端4Y、5Y、6Y 依次為0有效,即反相器G4~G6的輸出端依次為0,故指示燈D4→D5→D6按順序點亮示

意汽車右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0,A=1時,74LS138的輸出端全為1,G1~G6的輸出端也全為1,指示燈全滅;當(dāng)G=0,A=CP時,指示燈隨CP的頻率閃爍。

圖3.3譯碼及尾燈狀態(tài)顯示、驅(qū)動電路 第四章仿真模擬

4.1模式控制電路的仿真與測試

確保各個模塊能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)各自功能,是整體電路能完整準(zhǔn)確實現(xiàn)預(yù)期功能的前提和保障。完整的仿真模擬包括兩大部分:電路仿真模擬和對仿真電路的功能測試。為保證對整個電路仿真模擬的順利進行,首先需要分模塊進行仿真模擬,并完成功能測試。然后依次進行各個模塊的仿真模擬與測試。

用Multisim軟件,根據(jù)圖3.1對模式控制電路進行仿真模擬,如圖4.1所示。

圖4.1模式控制電路的仿真圖

按圖4.2分別對模式控制電路模擬汽車運行的正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四個狀態(tài)進行測試,如圖4.3、圖4.4、圖4.5和圖4.6所示,測試結(jié)果說明模式控制仿真電路能實現(xiàn)四個狀態(tài)的不同功能。

圖4.3(a模式控制電路正常行駛狀態(tài)測試圖

圖4.3(b模式控制電路正常行駛狀態(tài)測試波形圖

圖4.4(a模式控制電路左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)測試圖

圖4.4(b模式控制電路左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)測試波形圖

圖4.5(a模式控制電路右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)測試圖

圖4.5(a模式控制電路右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)測試圖

圖4.6(a模式控制電路剎車狀態(tài)測試圖

圖4.6(b模式控制電路剎車狀態(tài)測試波形圖 4.2三進制計數(shù)器的仿真與測試

用Multisim軟件,根據(jù)圖3.2對三進制計數(shù)器電路進行仿真模擬,如圖4.7所示。

圖4.7三進制計數(shù)器的仿真電路圖

按圖4.7對三進制計數(shù)器仿真電路進行測試,如圖4.8所示。

圖4.8三進制計數(shù)器的仿真電路測試圖

4.3譯碼及尾燈狀態(tài)限制、驅(qū)動電路的仿真與測試

用Multisim軟件,根據(jù)圖3.3對譯碼及尾燈狀態(tài)顯示、驅(qū)動電路進行仿真模擬,如圖4.9所示。

a b 圖4.9譯碼及尾燈狀態(tài)顯示、驅(qū)動電路仿真圖

上圖中包括兩個部分:a譯碼及驅(qū)動電路、b尾燈狀體顯示電路。對譯碼及尾燈狀態(tài)顯示、驅(qū)動仿真電路的測試結(jié)果見4.4。4.4完整仿真電路的測試

在完成各個局部電路設(shè)計、仿真、測試后,可得到汽車尾燈控制器的完整邏輯電路,如圖4.10所示。

圖4.10汽車尾燈控制器的完整邏輯電路

對汽車尾燈控制器的完整邏輯電路的測試前先進行譯碼與驅(qū)動仿真電路的測試,根據(jù)圖4.11的測試結(jié)果如圖4.12所示。

圖4.11完整邏輯電路測試圖

a左側(cè)b右側(cè)圖4.12正常行駛時譯碼與驅(qū)動電路測試波形

a左側(cè)b右側(cè)圖4.13剎車時譯碼與驅(qū)動電路測試波形

a左轉(zhuǎn)b右轉(zhuǎn)圖4.13轉(zhuǎn)彎時譯碼與驅(qū)動電路測試波形

接下來進行對汽車尾燈控制器的完整邏輯電路的測試。需要模擬出汽車運行的四個狀態(tài),并逐一進行測試。

根據(jù)設(shè)計目的,正常行駛時汽車尾燈全部是熄滅狀態(tài),如圖4.14所示。

圖4.14正常行駛時尾燈顯示狀態(tài) 剎車時汽車尾燈全部閃爍,如圖4.15

圖4.15剎車時時尾燈顯示狀態(tài)

左轉(zhuǎn)時汽車左側(cè)尾燈組個閃爍,如圖4.16所示。

圖4.16左轉(zhuǎn)時尾燈顯示狀態(tài)

右轉(zhuǎn)時汽車右側(cè)尾燈組個閃爍,如圖4.17所示。

圖4.17右轉(zhuǎn)時尾燈顯示狀態(tài) 結(jié)論

經(jīng)過課題選擇、任務(wù)分析及方案設(shè)計、仿真模擬和功能測試等努力,最終用Multisim軟件仿真模擬出汽車尾燈控制電路,并能實現(xiàn)汽車正常運行下所必須的基本功能。即正常行駛時,汽車尾燈全部處于熄滅狀態(tài);左轉(zhuǎn)彎時,汽車左側(cè)尾燈逐個閃爍;右轉(zhuǎn)彎時,汽車右側(cè)尾燈逐個閃爍;剎車時;汽車尾燈全部閃爍。

任何事情都很難一帆風(fēng)順,當(dāng)然,本次課程設(shè)計也不可避免的遇到了很多難題。比如,設(shè)計三進制計數(shù)器時就遇到了兩大難題,如何實現(xiàn)輸出循環(huán)信號和J-K觸發(fā)器在Multisim軟件中的選擇;還有,在實現(xiàn)轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)逐個閃爍,剎車時共同閃爍功能是也遇到了難題。但通過查閱資料、同學(xué)討論、請教老師等方法,及時解決了問題。在此過程中,學(xué)到的不僅是專業(yè)知識,更是理論知識的實踐運用。最重要的是,培養(yǎng)、提升了主動發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的能力。

但同時,本次課題研究仍然存在不足之處以及尚未解決的問題。首先,課題研究之初不應(yīng)該只把他當(dāng)做一次學(xué)習(xí)生涯中的任務(wù),任何研究都不應(yīng)該脫離實踐,所有科研的最大意義都是在實踐、在生活中體現(xiàn)的。本次課題研究應(yīng)當(dāng)本著原件集成化、通用化、成品化的原則設(shè)計方案,以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求,以便在日后產(chǎn)品的更新維護能夠更好的方便的進行。同時也要盡量減少設(shè)計過程中競爭冒險現(xiàn)象出先的概率。使產(chǎn)品在使用過程中能夠穩(wěn)定的運行,達到良好的無故障率。另外,本次課題研究的成果并不是最好的。由于行車時都是開關(guān)控制,所以每一個開關(guān)都應(yīng)該有一個消除機械振動的裝置,可以用基本SR觸發(fā)器來實現(xiàn)所以在時間允許的情況下,可以對這一不足進行改良從而使整個系統(tǒng)更加可靠。

謝辭

首先,感謝學(xué)校院系給我們學(xué)生提供這么一個實踐理論知識的機會。本次課程設(shè)計只憑我一己之力并非不能完成,但必然困難。這里,對給予我指導(dǎo)的指導(dǎo)老師秦玉潔、任波,和給予我?guī)椭膭?同學(xué)、王*同學(xué),尤其是在遇到設(shè)計、仿真以及測試方面的困難時幫助我的朋友表示由衷感謝!洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 參考文獻 [1]歐陽興星明，于俊青．?dāng)?shù)字邏輯（第四版）．武漢：華中科技大學(xué) 出版社，2009． [2]歐陽星明．?dāng)?shù)字邏輯學(xué)習(xí)與解題指南．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009． [3]趙明 富，李立軍等 ． EDA 技術(shù)基礎(chǔ) [M]．北京：北京大學(xué)出版 社，2007． [4]閻石． [M]． 北京： 2006． 電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）清華大學(xué)出版社，[5]康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）．北京：高等教育出版社，2006． [6]潘松，黃繼業(yè)．EDA 技術(shù)與 VHDL．北京．清華大學(xué)出版社，2006． 22 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 附 錄 附錄一 仿真元器件清單 譯碼器 74LS138N 電阻（200?）×8 與非門 74ALS37AM 與非門 74AS10M 異或門 74ALS86N 非門 NOT ×7 ×2 ×6 ×1 ×1 ×1 J-K 觸發(fā)器 74F112N 開關(guān) LED 燈 ×2 ×6（紅、綠、黃各兩個）×2（測試用）示波器 XSC 23

洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 附錄二 汽車尾燈控制電路仿真圖（終極版）CP 24 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 ****學(xué)院 計算機與信息工程系二班 陳強軍（B11050226）2013 年 01 月 06 日 25