數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計-汽車尾燈顯示控制電路(編輯修改稿)
2024-11-28 09:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，該系統(tǒng)硬件設(shè)計包含擴展電路部分和系統(tǒng)配置電路部 分，軟件設(shè)計又要注意算法的合理選擇和程序的優(yōu)化設(shè)計，所以該系統(tǒng)電路軟硬件設(shè)計工作量都相對較大。 集成門電路系統(tǒng)穩(wěn)定性高，結(jié)果再現(xiàn)性好，系統(tǒng)分析與設(shè)計相對較為容易。雖然由于其電路實現(xiàn)過程較為簡單，必須根據(jù)邏輯代數(shù)規(guī)則對系統(tǒng)進行設(shè)計，但是次汽車尾燈控制電路邏輯變量簡單，狀態(tài)少，因此電路結(jié)構(gòu)簡單，所用芯片少，成本也不高。 考慮到這一期的數(shù)電課程上主要學(xué)習(xí)了有關(guān)邏輯門、組合電路、中小型集成電路的知識，對基于集成電路系統(tǒng)構(gòu)建的電路知識掌握得比較多，所以本次課程設(shè)計我選擇第二種方案來進行整體設(shè)計。 4 汽車尾燈顯示控制電路總體框圖如下圖 31 所示，可分為秒脈沖 產(chǎn)生電路、開關(guān)控制電路、三進制電路、譯碼與顯示驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示這 5部分組成。 圖 31 汽車尾燈顯示控制電路總框圖 脈沖信號產(chǎn)生電路 由于 NE555 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小，由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器頻率較穩(wěn)定，不易受干擾；且此控制電路對秒脈沖的精度要求不是很 高，所以選用有 555構(gòu)成的多諧振蕩器作為脈沖電路，其原理圖如下圖 。 圖 由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 其工作原理是：接通電源之前，由于 555 定時器組成的多諧振蕩器處于沒有工作電源，開關(guān)控制 電路 三進制計數(shù)器 尾燈電路 顯示驅(qū)動電路 譯碼電路 5 不能正常工作的狀態(tài)，其輸出為高阻態(tài)，不能提供時鐘脈沖。當(dāng)接通電源瞬間， C2 兩端沒有存儲電荷，兩端的電壓為零， 555 定時器的 6端輸入電壓為零，即出現(xiàn) 6 端輸入電壓小于 2/3Vcc， 2 端的輸入電壓小于 1/3Vcc 的情況，集成運算放大器 A1輸出高電平， A2輸出低電平，基本 RS 觸發(fā)器置“ 1”工作狀態(tài)，輸出信號 Vo 為高電平，是晶體管截止，電源 Vcc 經(jīng) R R C2到公共端對電容 C2 充電。這種情況一直維持到 C2 的兩端電壓略超過2/3Vcc。 當(dāng) C2的兩端電壓略超過 2/3Vcc 時，出現(xiàn) 6 端輸入電壓大于 2/3Vcc， 2端輸入電壓大于 1/3Vcc 的情況，集成運算放大器 A1輸出低電平， A2輸出高電平，基本 RS 觸發(fā)器清零工作狀態(tài)，輸出信號 Vo為低電平，使晶體管導(dǎo)通，電容 C2經(jīng) C R晶體管 T 到公共端放電。這種情況一直維持到 C2 兩端的電壓略低于 1/3Vcc。此后又重新回到上述的充電過程，如此周而復(fù)始，形成振蕩，產(chǎn)生矩形脈 沖波輸出。 三進制計數(shù)器電路 三進制計數(shù)電路可以由 JK 觸發(fā)器或 D 觸發(fā)器級聯(lián)構(gòu)成，也可以由集成計數(shù)器加上邏輯門改造而成，由于直接用集成計數(shù)器改造的計數(shù)器電路簡單，所以本課程設(shè)計選擇用常用的十六進制集成計數(shù)器 74LS161 來改成三進制計數(shù)器。十六進制集成計數(shù)器 74LS161 的管腳圖及功能表分別如下： 圖 74LS161 的管腳圖 圖 74LS161 的邏輯符號 表 74LS161 的功能表 輸 入 輸 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 ↑ 計數(shù) 由上述 74LS161 的功能表可知，當(dāng)把 Q1與 Q0作為與非 門的輸入端，輸出端接到 CR 異步清零端，即可以通過反饋清零的方法構(gòu)成三進制加法計數(shù)器，即 Q0與 Q1實現(xiàn) 00—— 01—— 10—— 00 的循環(huán)，其電路結(jié)構(gòu)如圖 6 圖 由 74LS161 構(gòu)成的三進制計數(shù)器 其工作原理是：將 74LS161 的脈沖輸入端 2 腳接入由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出，接受由其提供的秒脈沖觸發(fā)， 74LS161 開始計數(shù)工作，由于四個輸入端均接地初始狀態(tài)為 0000，每接收一個 CP 脈沖，在時鐘脈沖的上升沿時遞增 1輸出變成 0001，按規(guī)律依次遞增到地四個 CP 脈沖的上升沿時， 由于輸出此時變?yōu)?0011，二輸入與非門 74LS00 的兩個輸入端均為 1，輸出為 0送到 74LS161 的清零端 CR 對計數(shù)器進行清零，使計數(shù)器回到初始狀態(tài) 0000，在下一個 CP脈沖的上升沿到來時繼續(xù)按前述過程循環(huán)計數(shù)。由于 74LS161是異步清零，其清零信號 0011 維持時間極短，不能算為有效信號，故整個電路實現(xiàn) 0000—— 0001—— 0010—— 0000 這樣的三進制加法循環(huán)計數(shù)功能。 開關(guān)及模式控制電路 設(shè)譯碼與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號分別為 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。由要求實現(xiàn)的邏輯功能可知， E、 F與開關(guān) K1， K0以及時鐘脈沖 CP 之間的關(guān)系如下表 所示： 表 E、 F、 K0、 K CP與電路邏輯功能的關(guān)系 邏輯開關(guān) K1 K0 時鐘脈沖 CP 使能信號 E F 電路工作狀態(tài) 0 0 無 0 1 汽車處于正常行駛狀態(tài)，譯碼器 不工作，輸出全為高，與門輸出為高， 6個尾燈全部熄滅 0 1 無 1 1 汽車右轉(zhuǎn)彎， 譯碼器在控制器作用下 工作，顯示驅(qū)動取決于譯碼 器 輸出 ， 實現(xiàn)右尾燈循環(huán) 點亮 1 0 無 1 1 汽車左轉(zhuǎn)彎，譯碼器在控制器作用下工作， 顯示驅(qū)動取決于譯碼器輸出，
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