数字电子技术课程设计-汽车尾灯显示控制电路

数字电子技术课程设计-汽车尾灯显示控制电路内容摘要：

，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部 分，软件设计又要注意算法的合理选择和程序的优化设计，所以该系统电路软硬件设计工作量都相对较大。 集成门电路系统稳定性高，结果再现性好，系统分析与设计相对较为容易。 虽然由于其电路实现过程较为简单，必须根据逻辑代数规则对系统进行设计，但是次汽车尾灯控制电路逻辑变量简单，状态少，因此电路结构简单，所用芯片少，成本也不高。 考虑到这一期的数电课程上主要学习了有关逻辑门、组合电路、中小型集成电路的知识，对基于集成电路系统构建的电路知识掌握得比较多，所以本次课程设计我选择第二种方案来进行整体设计。 4 汽车尾灯显示控制电路总体框图如下图 31 所示，可分为秒脉冲 产生电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示这 5部分组成。 图 31 汽车尾灯显示控制电路总框图 脉冲信号产生电路 由于 NE555 定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响小，由 555 定时器构成的多谐振荡器频率较稳定，不易受干扰；且此控制电路对秒脉冲的精度要求不是很 高，所以选用有 555构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如下图。 图 由 555 定时器构成的多谐振荡器 其工作原理是：接通电源之前，由于 555 定时器组成的多谐振荡器处于没有工作电源，开关控制 电路 三进制计数器 尾灯电路 显示驱动电路 译码电路 5 不能正常工作的状态，其输出为高阻态，不能提供时钟脉冲。 当接通电源瞬间， C2 两端没有存储电荷，两端的电压为零， 555 定时器的 6端输入电压为零，即出现 6 端输入电压小于 2/3Vcc， 2 端的输入电压小于 1/3Vcc 的情况，集成运算放大器 A1输出高电平， A2输出低电平，基本 RS 触发器置“ 1”工作状态，输出信号 Vo 为高电平，是晶体管截止，电源 Vcc 经 R R C2到公共端对电容 C2 充电。 这种情况一直维持到 C2 的两端电压略超过2/3Vcc。 当 C2的两端电压略超过 2/3Vcc 时，出现 6 端输入电压大于 2/3Vcc， 2端输入电压大于 1/3Vcc 的情况，集成运算放大器 A1输出低电平， A2输出高电平，基本 RS 触发器清零工作状态，输出信号 Vo为低电平，使晶体管导通，电容 C2经 C R晶体管 T 到公共端放电。 这种情况一直维持到 C2 两端的电压略低于 1/3Vcc。 此后又重新回到上述的充电过程，如此周而复始，形成振荡，产生矩形脉 冲波输出。 三进制计数器电路 三进制计数电路可以由 JK 触发器或 D 触发器级联构成，也可以由集成计数器加上逻辑门改造而成，由于直接用集成计数器改造的计数器电路简单，所以本课程设计选择用常用的十六进制集成计数器 74LS161 来改成三进制计数器。 十六进制集成计数器 74LS161 的管脚图及功能表分别如下： 图 74LS161 的管脚图 图 74LS161 的逻辑符号 表 74LS161 的功能表 输 入 输 出 CR LD CTP CTT CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 ↑ d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0 1 1 0 1 保持 1 1 0 保持 1 1 1 1 ↑ 计数 由上述 74LS161 的功能表可知，当把 Q1与 Q0作为与非 门的输入端，输出端接到 CR 异步清零端，即可以通过反馈清零的方法构成三进制加法计数器，即 Q0与 Q1实现 00—— 01—— 10—— 00 的循环，其电路结构如图 6 图 由 74LS161 构成的三进制计数器 其工作原理是：将 74LS161 的脉冲输入端 2 脚接入由 555 定时器构成的多谐振荡器的输出，接受由其提供的秒脉冲触发， 74LS161 开始计数工作，由于四个输入端均接地初始状态为 0000，每接收一个 CP 脉冲，在时钟脉冲的上升沿时递增 1输出变成 0001，按规律依次递增到地四个 CP 脉冲的上升沿时， 由于输出此时变为 0011，二输入与非门 74LS00 的两个输入端均为 1，输出为 0送到 74LS161 的清零端 CR 对计数器进行清零，使计数器回到初始状态 0000，在下一个 CP脉冲的上升沿到来时继续按前述过程循环计数。 由于 74LS161是异步清零，其清零信号 0011 维持时间极短，不能算为有效信号，故整个电路实现 0000—— 0001—— 0010—— 0000 这样的三进制加法循环计数功能。 开关及模式控制电路 设译码与显示驱动电路的使能控制信号分别为 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。 由要求实现的逻辑功能可知， E、 F与开关 K1， K0以及时钟脉冲 CP 之间的关系如下表 所示： 表 E、 F、 K0、 K CP与电路逻辑功能的关系 逻辑开关 K1 K0 时钟脉冲 CP 使能信号 E F 电路工作状态 0 0 无 0 1 汽车处于正常行驶状态，译码器 不工作，输出全为高，与门输出为高， 6个尾灯全部熄灭 0 1 无 1 1 汽车右转弯， 译码器在控制器作用下 工作，显示驱动取决于译码 器 输出 ， 实现右尾灯循环 点亮 1 0 无 1 1 汽车左转弯，译码器在控制器作用下工作， 显示驱动取决于译码器输出，。