数字电路设计大作业说明.doc

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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654
S2
S1
S0

0
0
0
前行
灭
1
0
1
右行
灭
依次654亮
1
1
0
左行
依次123亮
灭
0
1
1
刹车
闪烁
0
0
1
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
3—8译码器：（74LS38）
开关状态
运行状态
S2
S1
S0

0
0
0
前行
1
0
1
右行
1
1
0
左行
0
1
1
刹车
0
0
1
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:000→001→011→111

的状态改变.

ü 列有效状态的真值表：

Y3
Y2
Y1
Y3（n+1)
Y2（n+1）
Y1(n+1)
D3
D2
D1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0

ü 列卡诺图:
D3：
Y3\Y2Y1
00
01
11
10
0
1
1
1
X
1
X
X
0
X
化简：D3=̅̅̅̅̅Y3Y2
D2:
Y3\Y2Y1
00
01
11
10
0
0
1
1
x
1
x
x
0
x
D2=̅Y3Y1

D1：
Y3\Y2Y1
00
01
11
10
0
1
1
1
x
1
x
x
0
x

D1=̅Y3
ü 仿真图

ü 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 0

D0= ̅̅Q2̅Q1̅Q0
D2=Q1
D1=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

S2
S1
S0

显示系统CP端
TS门
显示系统CLR端
译码器使能端
计数器CP

0
0
0
前行.正常行驶 此时译码器不工作。灯全熄灭
CP
1
0
1
0
1
0
1
右行。此时译码器输出为F5为低电平，驱动
CP
0
1
0
CP
1
1
0
左行。此时译码器输出为F6为低电平
CP
0
1
0
CP
0
1
1
刹车
CP
0
1
0
0
0
0
1
夜行
CP

0
0

（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C
00
C0
01
C1
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001—f5。011—f7.
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3—8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3—8译码器实现功能的信号输出,通过2—4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74LS138

3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

７４ＨＣ７４双Ｄ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、７４２９０
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)＝0
CPA下降沿, Q0为模2计数
CPB下降沿, Q3Q2Q1为模5计数
六、 ７４ＨＣ０４　　
六反向器

七、四－２输入与门

八、７４ＨＣ００　　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。