武汉理工大学《数字电子技术》课程设计报告学号：课程设计题目汽车尾灯显示控制电路设计学院信息工程学院专业通信工程班级通信0805姓名指导教师刘建新2010年 7 月 1日精品文档目录1 摘要 (1)2设计要求与思路 (2)2.1设计目的与要求 (2)2.2设计思路构想 (2)2.2.1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 (2)2.2.2汽车尾灯显示控制功能描述 (2)3 单元电路设计 (4)3.1 秒脉冲电路的设计 (4)3.2 开关控制电路的设计 (5)3.3 三进制计数器电路的设计 (7)3.4 译码与显示驱动电路的设计 (8)3.5 尾灯状态显示电路的设计 (10)4电路仿真与分析 (11)4.1电路仿真总电路图 (11)4.2汽车尾灯显示控制电路的工作原理 (11)4.3各部分仿真结果 (12)4.4仿真中遇到的问题 (15)5 元器件清单 (16)6 设计体会 (16)7附录 (17)参考文献 (19)武汉理工大学《数字电子技术》课程设计报告1摘要课程设计作为数字电子技术和模拟电子技术课程的重要组成部分，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。
本文介绍了一种通过TTL系列产品设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法。
主要阐述了如何通过555系列来制作脉冲产生器，如何利用J-K触发器改制三进制的计数器和译码器的使用等一系列方法。
实验通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现了汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶，左拐弯，右拐弯，临时刹车。
关键字：汽车尾灯，脉冲，计数器，译码器，行驶情况AbstractCurriculum design as a simulation of digital electronic technology and electronic technology an important component of the course, on the one hand, the purpose of enabling us to further understanding of course content, the basic digital system design and debugging methods, applications of integrated circuits to increase knowledge, foster the ability of our hands as well as analysis, problem-solving abilities.This article describes a series of product design through simulation TTL auto taillight circuit methods work. Mainly on how to produce 555 series pulse generator, how to make use of JK flip-flop ternary system decoder of the counters and the use of a range of methods. Experimental simulation of vehicle through the light-emitting diode taillights to achieve a moving car when the four cases: the normal traffic, left turn, right turn, temporary brake.Keywords: auto lamps, pulse, counters, decoders, traffic situation.2设计要求与思路2.1设计目的与要求设计目的：设计一个汽车尾灯显示控制，实现对汽车尾灯状态的控制。
设计要求：在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（假定用发光二极管模拟），根据汽车运行的状况，指示灯需具有四种不同的状态：①汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯处于熄灭状态。
②汽车向右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按右循环顺序点亮③汽车向左转弯行驶时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮④汽车临时刹车时，左右两侧指示灯处于同时闪烁状态2.2设计思路与构想2.2.1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K1和K0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 汽车尾灯和汽车运行状态（“0”表示开关打开，“1”表示开关合上）开关控制汽车运行状态6个发光二极管K1K0D1 D2 D3D4 D5 D61 1 正常运行灯灭灯灭1 0 右转弯按D1、D2、D3顺序循环点亮灯灭0 1 左转弯灯灭按D4、D5、D6顺序循环点亮0 0 临时刹车所有尾灯同时按cp闪烁2.2.2汽车尾灯显示控制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，所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出低电平，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K1、K0，计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP 之间关系的功能表如表2.2所示（表中指示灯的状态“1”表示点亮，“0”表示熄灭）。
表2.2 汽车尾灯显示控制功能表 控制变量 计数器状态 汽车尾灯K1K0 Q1 Q0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 1 1 ×× 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 011 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 010 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 ×× cp cp cp cp cp cp 根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯显示控制的结构框图，如下图所示。
根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯显示控制的结构框图。
整个电路可由秒脉冲电路、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5部分组成。
3单元电路设计3.1秒脉冲电路的设计由555定时器构成的多谐振荡器①555定时器的管脚图如图3.1所示。
由于555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很小。
所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。
因此采用此方案。
图3.1 555定时器的引脚图图3.1 555定时器的引脚图由于汽车尾灯是的点亮是给人的不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，所以我们在设计的时候是采用的555定时器设计的一个脉冲产生源，占空比约为50%，它产生的频率F约为2HZ。
然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.5S，这样就能让人很清楚的明白该汽车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的发生。
②参数设计计算公式高电平时间： C R R tph )(7.021+= 低电平时间： C R tpl 27.0= 占 空 比： R R R t t t pl ph ph D 2212+=+=③设计最后图形如右图所示：高电平时间 t ph =250.0ms低电平时间 t pl =213.9ms占 空 比 D=53.8%频 率 F=2.158④电路原理如图3.2所示。
图3.2用LM555制作脉冲发生器的原理图 3.2开关控制电路的设计开关控制电路由74LS 集成芯片构成。
设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G 和F，G 与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，F 与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。
由总体逻辑功能可知，G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使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制时钟脉冲使能控制信号电路工作状态K1 K0 CP G A1 1 ×0 1汽车正常行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭）1 0 × 1 1 汽车右转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮）0 1 × 1 1 汽车左转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮）0 0 cp 0 cp 汽车临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲cp通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲cp作用下同时闪烁）根据G和A的逻辑表达式，可画出开关控制电路。
如图3.3所示图3.3开关控制电路3.3三进制计数器电路的设计三进制计数器的状态表如表3.2所示。
表3.2三进制计数器的状态表现态次态Q1 Q0 Q1 Q00 0 0 10 1 1 01 0 0 01 1 ××方案一：由J-K触发器构成的三进制计数器；由于电路中只需采用一片双J-K触发器74LS76芯片即可（7476芯片引脚图如图 3.7所示），因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。
方案二：由D触发器构成的三进制计数器；两个D触发器可由一片双D触发器74LS74芯片实现，以及74LS00与非门和74LS04非门来实现此电路。
由于电路结构较之上一方案有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个），成本较高，因此不采用此方案。
图3.4为74LS76引脚图，利用74LS76实现三进制计数电路如图3.5所示。
图3.4 74LS76芯片引脚图图3.5 三进制计数器3.4译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个发光二极管控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应二极管点亮。
因此，译码与显示驱动电路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6个与非门和6个反相器构成。
图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。
当G=A=1、K1=1、K0=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=A=1、K1=0、K0=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0，A=1时，即K1=K0=1，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，又因为A=1,所以指示灯全部熄灭；当图中G=0，A=cp时，即K1=K0=0，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，所有指示灯随cp的频率闪烁。