数字电路设计大作业说明.doc

个人收集整理 勿做商业用途 数字电路大作业 -汽车尾灯控制器设计刘智月 遇慧璁 陈晨 目录一、 设计目的及要求二、 工作原理、系统方框图三、 各部分选定方案及电路组成、相关器件说明四、 调试过程五、 设计结论六、 设计心得与总结七、 参考文献八、 附录一：总体器件表及相关器件的功能表、管脚分布 附录二：总体设计图 附录三：仿真结果附录四：小组各成员所做工作说明一设计目的与要求目的： 灵活运用学过的计数器、触发器、译码电路等方面的知识,独立完成从设计、选片、连线、调试、排除故障到实现一个数字系统的全过程，详细书写实验报告。通过综合设计性实验,培养灵活运用所学知识解决比较复杂的实际问题的能力。要求：设计一个汽车尾灯控制器。汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。根据汽车运行情况, 指示灯有4种显示模式：（1）汽车正向行驶，所有指示灯全部熄灭。（2）汽车右转弯，右侧的三个指示灯按右循环模式顺序点亮。（3）汽车左转弯，左侧的三个指示灯按左循环模式顺序点亮.（4）临时刹车，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。附加功能：（1） 响应节能减排的号召,设立10s计时器。左右转超过10秒，灯就灭。（2） 夜行时，灯全亮。开关状态运行状态左灯321右灯654S2S1S0000前行灭101右行灭依次654亮110左行依次123亮灭011刹车闪烁001夜行全亮二 工作原理、系统方框图u 工作原理l 运用译码器实现开关状态所对应的功能开关的闭合实现l 运用计数器的原理实现10s的计时功能来控制灯暗灭l 运用触发器的原理实现灯的顺序点亮.u 系统图开关信号译码器控制开关显示灯状态发光二极管 各种电键 计时功能 左行或右行三 各部分选定方案及电路组成、相关器件说明（1） 开关选择系统 38译码器：（74LS38）开关状态运行状态S2S1S0000前行101右行110左行011刹车001夜行（2） 计时系统10秒计数器(74290：异步清零模10计数器）:（下边沿触发）原理图：设计图：（3） 显示系统（核心）1. 左顺序亮灯运用D触发器（上升沿触发）1. 设置三个灯的信号Y3。Y2。Y1。用0表示灭。用1表示亮。D3.D2。D1表示三个触发器的状态.实现:000001011111 的状态改变. 列有效状态的真值表：Y3Y2Y1Y3（n+1)Y2（n+1）Y1(n+1)D3D2D1000001001001011011011111111111000000 列卡诺图:D3：Y3Y2Y1000111100111X1XX0X化简：D3=Y3Y2D2:Y3Y2Y1000111100011x1xx0xD2=Y3Y1D1：Y3Y2Y1000111100111x1xx0xD1=Y3 仿真图 仿真波形2. 右行同理。将y1改为y6,y5改为y2,y1改为y4如图：仿真图：仿真波形：3. 刹车时闪烁亮灯方案一：直接将各个灯直接与CP方波信号相连。方案二：运用D触发器：74HC74非门：74LS04三输入与门：74LS11构建三位移位寄存器 CP Y0 Y1 Y2 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0D0= Q2Q1Q0D2=Q1D1=Q0可实现移位出现闪烁功能.考虑到简便性：选择方案一4. 夜行系统：三八译码器输入001，译中F1，通过非门,输出高电平到六盏灯上使其都处在高电平，实现六盏灯全亮.同时接通摄像头的电路.（4） 实际行驶过程与开关信号的不同显示的实现1.方向盘上左转键O1启动，输出一个高电平1,通过非门，使信号110分别输送到S2,S1, S0。同时启动译码器.2。右转键O2启动，输出一个高电平1，同理，输送101到s2。s1.s0。同时启动译码器。3.刹车板上有O3,踩刹车时，启动O3,输出一个高电平1同理输送011到s2.s1。s0.同时启动译码器.4.夜行时，键O4启动，输出一个高电平1同理输送001到s2。s1。s0.同时启动译码器。（5） 使能端控制信号CP与其他系统的关系一将3-8译码器输出的低电平信号输送到TS三态门使能端以此来控制CP端的信号输出与否。开关状态 运行状态说明S2S1S0显示系统CP端TS门显示系统CLR端译码器使能端计数器CP000前行.正常行驶 此时译码器不工作。灯全熄灭 CP1010101右行。此时译码器输出为F5为低电平，驱动CP010CP110左行。此时译码器输出为F6为低电平CP010CP011刹车CP0100001夜行CP00（6） 运用数据选择器综合系统实现控制灯的亮灭：c0：左转或右转系统输出的信号C1：方波信号控制信号AB输出信号C00C001C1用六个数据选择器分别接在六个灯上控制输入信号.仿真图：四. 调试过程问题1：用三八译码器输出号来控制左右转的电路转化。出现无法停止左右转电路。解决方案:用Ts三态门将三态门信号接到使能端实现控制转化功能。问题2.刹车时的CP信号与左右转显示系统控制信号控制不了一个灯的暗灭。出现冲突解决方案：1.另外设置6个灯（X） 2。 利用数据选择器。(V)问题3：3-8译码器的输入与输出不匹配：例如001f5。011f7.分析输入顺序出错。解决方案：将输入倒叙问题4：实验仿真图过大。Cp端相连不变.逻辑不清解决方案：保存各部分元件，实现器件分装.具体方法：comfiler编译成功后,保存,点击file ，单击create default symbol。实现。问题5：除了闪烁。左右转顺序亮的情况外其他情况灯全亮.左循环的灯的波形出现一直高.解决方案是:发现是顺序问题。参照问题3。问题6：出现000状态后123灯不暗。解决方案：将38译码器的f0输出控制左右转电路五. 设计结论本次设计基本实现了尾灯的各种亮法。利用非门将实际行驶过程中的信号转化成开关信号,用38译码器实现功能的信号输出,通过24数据选择器来实现不同的控制信号。利用三态门实现电路的断开.利用触发器的原理设计灯的显示系统.基本实现功能：（1)汽车正向行驶，所有指示灯全部熄灭。(2）汽车右转弯,右侧的三个指示灯按右循环模式顺序点亮.超时后，自动熄灭。（3）汽车左转弯，左侧的三个指示灯按左循环模式顺序点亮。超时后，自动熄灭。（4）临时刹车，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态.(5）夜行时，灯全亮。设计最后的原理图：六. 设计心得与总结陈晨：刘智月：遇慧璁:七附录1：一、74LS11 3三输入与门二、74ls138引脚图74HC138管脚图:74LS138为3 线8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138两种线路结构型式，其工作原理如下： 当一个选通端(G1）为高电平,另两个选通端（/（G2A）和/(G2B)）为低电平时,可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出. 利用 G1、/(G2A）和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器;若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时,74LS138还可作数据分配器用与非门组成的3线8线译码器74LS1383线8线译码器74LS138的功能表无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态,要么只有一个为低电平0,其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏.三、D触发器双触发器四、三态门原理:三态门，三态电路是一种重要的总线接口电路.这里的三态，是指它的输出既可以是一般二值逻辑电路的正常的“0”状态和“1状态，又可以保持特有的高阻抗状态，第三种状态高阻状态的门电路 （高阻态相当于隔断状态）。 处于高阻抗状态时，其输出相当于断开状态,没有任何逻辑控制功能.三态电路的输出逻辑状态的控制，是通过一个输入引脚 实现的。当G为低电平输入时,三态电路呈现正常的“0”或“1的输出；当G为高电平输入时,三态电路给出高阻态输出.五、二五十进制异步计数器直接置0（异步清0）： R0 （1) R0 （2）1 ； S9 (1) S9 （2)0直接置9（异步置9）： S9 (1) S9 (2)1计数： R0 （1） R0 （2）0 ； S9 （1） S9 （2)0CPA下降沿, Q0为模2计数CPB下降沿, Q3Q2Q1为模5计数六、 六反向器七、四输入与门八、二输入端四与非门附录二：总体设计图 附录三：仿真结果附录四:小组各成员所做工作说明刘智月：计时器的设计。左行右行的显示器设计总体功能的方案选择.参与仿真 图设计以及附录一的器件查找。 遇慧璁:数据选择器设计.仿真图以及仿真波形。进行maxplus+2的仿真及发现错误并解决。陈晨： 工作统筹系统构架以及实验报告。3-8译码器设计，三态门。参与显示器设计.提出问题解决方案.附加功能设计。综述：3人共同讨论解决疑难问题,分工明确。