淮海工学院 课程设计报告书
课程名称： 数电技术课程设计 题 目： 汽车尾灯控制器的设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 2011-2012-2 专业班级： 电子101 姓 名： 王琛 学 号： 031091121
1. 设计目的及主要任务
1.1设计目的
①要求了解汽车尾灯控制电路的工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。
②要求掌握基于单片机或数字集成电路的汽车尾灯控制器的设计方法与数字电子线路系统的装调技术。
1.2 设计任务及主要技术指标
①设汽车尾部左右两侧各有3 个指示灯（用发光管模拟），要求是： 1、汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。
2、当汽车右转弯时，右侧3 个指示灯按右循顺序点亮。 3、当汽车左转弯时，左侧3 个指示灯按左循顺序点亮。 4、临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。
② 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路， 阐述基本原理。
③绘制总体电路原理图再仿真。
2. 方案论证及设计原理
2.1 方案确定与论证
汽车尾灯控制器的常见电路形式有基于集成门电路构成的电路系统和基于
单片机系统构建的控制电路。
单片机成本较低，其外围电路的元器件价格也不高，但系统软硬件设计相对比较复杂，运用单片机控制方案，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。
综合以上考虑及现有知识，选用逻辑电路搭建汽车尾灯控制电路。
2.2 设计原理
2.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式。假定用开关K1,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1 所示。
表1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
2.2.2 汽车尾灯控制器功能描述
在汽车左右转弯行驶时，由于3 个指示灯被循环顺序点亮，所以可以用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，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L1、L2、L3、R1、R2、R3 与开关控制变量Ｋ1 和Ｋ0，计数器的状态Q1、Q0 以及时钟脉冲CP 之间关系，如表2 所示（‘1’表示点亮，‘0’表示熄灭）。
表2 汽车尾灯控制器功能描述
根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图
1所示。
图1 汽车尾灯控制器的结构框图
3．单元电路设计
根据原理框图可知：整体电路需要脉冲信号、三进制计数器控制电路、开关控制、译码与显示驱动电路五个单元。
3.1 开关控制电路
开关通过一个电阻与VCC 相接，另一端与地相接就可以实现控制输出为0与1 的功能了，如图2所示
图2 逻辑开关 3.2 脉冲电路
由于此控制电路对秒脉冲的精度要求不高，所以选择用NE555 构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如图3
图3 多谐振荡电路
输出脉冲频率f=1.43/(R1+2R )C
由上公式可知为了保证输出脉冲周期约为1 秒，可以令 RA=10K RB=510K C=1uF
C1=1uF 可以来防止外界信号的干扰，VCC=5V 其中3 为脉冲输出口
3.3 三进制计数器控制电路
三进制计数器可用触发器级联构成也可由集成计数器改造，考虑到直接用计数器改比用触发器构成计数器的电路结构简单，因此设计中我们选用十六进制计数器74LS161 来改成三进制计数器。
图4 74LS161 芯片的管脚图
TC 进位输出端
CP 时钟输入端(上升沿有效) R 异步清零输入端(低电平有效) CEP 计数控制端 CET 计数控制端 P0—P3 并行数据输入端
LOAD 同步并行置入控制端(低电平有效) Q0—Q3 输出端 74LS161 功能表：
由以上74LS161 的功能表可知，当把QA 与QB 输入与非门，输出端接在CLEAR 端，即可以通过反馈清零的方法做出三进制计数器，即QA 与QB 实现00—01—10—00 的循环，其电路结构如图5 所示。
图5 三进制计数电路
3.4 译码电路
通过两个开关的断开与闭合来实现四种功能的切换，三八译码器74LS138 可
将三进制码的三种状态对应输出。
图6 74LS138 管脚图
表3-4-1 74LS138 功能表
图7 译码电路 3.5 模式控制电路
设译码与显示驱动电路的使能控制信号为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。由总体逻辑功能可知，E 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3-5 所示：
根据表3-5 可求出使能控制信号E 和F 的逻辑表达式为
根据G 和F 的逻辑表达式，可画出模式控制电路，如图3-5 所示：
图8 模式控制开关电路
3.6 译码与显示驱动电路
图9 译码于显示驱动电路
该电路的功能是：在模式控制电路输出和三进制计数器状态下，提供6 个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯亮。逻辑电路如图所示。
4．电路的仿真
整体电路图：
图10 整体电路
5. 设计总结与体会
课程设计很快就结束了，收获颇丰，不能说设过程中是一帆风顺的，开始时是设计阶段粗心大意，后来的时候遇见了好多没想到的问题，当我投入设计时才发现乐在其中，这次实验是我们对书本中学到的各个部分原理的一次综合的运用，在书本中我们看那些原理有老师的讲解我们理解起来并不一定十分的困难，但是当我们将那些知识综合运用的电路的设计中确实有了很多意想不到的困难。实践出真知，通过这次电路的设计让我学到了书本中没有的很多东西，我想最主要的就是一种综合能力的提升。我认为这样的电路设计很有现实意义，这样的教学方法对于提升同学们的综合运用能力也是行之有效的，是非常值得推广的。如果在讲课过程中能够运用部分内容穿插一些小设计，或者让同学们自己回去设计一些小电路，并且通过老师的指导演示出来，我想不仅能调动同学的学习积极性，而且还能培养出同学们的创新设计能力。比如这次设计，如果能够让同学们能够演示出来就更好了。如果老师讲课时能够将各种难题能够用软件模拟可以让我们
11
更好的理解。
在实践的过程中发现，在Multisim中模拟的情况和实际实践中还是有些差异的。由于条件所限，我这个还只是假设，并不知道是否能在实际应用中实现。课程设计是一个增长知识的课堂，在此过程当中不断的认识自己，了解自己，提高自己，无论是在学习和生活中都要有所收获，真正的做到整个实验过场对自己整个人生都有所影响，有所回报，这样才能使整个过程更加的有意义，也使自己的人生更加的充实。
6. 元器件清单
7. 参考文献
[1] 蔡惟铮主编，《数字电子线路基础》[M]，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，1988年.
[2] 康华光主编，电子技术基础（数字部分）[M]，第3版，北京，高等教育出版社，1988年.
[3] 李士雄、丁康源主编，《数字集成电子技术教程》[M]，北京，高等教育出版社，1993年.
[4] 阎石主编，《数字电子电路》[M]，北京，中央广播电视大学出版社，1993年.
[5] 张建华主编，《数字电子技术》[M]，北京，机械工业出版社，1994年. [6] 标准集成电路数据手册TTL电路[M]，电子工业出版社.
12
淮海工学院 课程设计报告书
课程名称： 数电技术课程设计 题 目： 汽车尾灯控制器的设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 2011-2012-2 专业班级： 电子101 姓 名： 王琛 学 号： 031091121
1. 设计目的及主要任务
1.1设计目的
①要求了解汽车尾灯控制电路的工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。
②要求掌握基于单片机或数字集成电路的汽车尾灯控制器的设计方法与数字电子线路系统的装调技术。
1.2 设计任务及主要技术指标
①设汽车尾部左右两侧各有3 个指示灯（用发光管模拟），要求是： 1、汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。
2、当汽车右转弯时，右侧3 个指示灯按右循顺序点亮。 3、当汽车左转弯时，左侧3 个指示灯按左循顺序点亮。 4、临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。
② 确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路， 阐述基本原理。
③绘制总体电路原理图再仿真。
2. 方案论证及设计原理
2.1 方案确定与论证
汽车尾灯控制器的常见电路形式有基于集成门电路构成的电路系统和基于
单片机系统构建的控制电路。
单片机成本较低，其外围电路的元器件价格也不高，但系统软硬件设计相对比较复杂，运用单片机控制方案，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。
综合以上考虑及现有知识，选用逻辑电路搭建汽车尾灯控制电路。
2.2 设计原理
2.2.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
设置两个状态控制变量来区分汽车尾灯的四种不同的显示模式。假定用开关K1,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1 所示。
表1汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
2.2.2 汽车尾灯控制器功能描述
在汽车左右转弯行驶时，由于3 个指示灯被循环顺序点亮，所以可以用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，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L1、L2、L3、R1、R2、R3 与开关控制变量Ｋ1 和Ｋ0，计数器的状态Q1、Q0 以及时钟脉冲CP 之间关系，如表2 所示（‘1’表示点亮，‘0’表示熄灭）。
表2 汽车尾灯控制器功能描述
根据以上设计分析与功能描述，可以得出汽车尾灯控制器的结构框图，如图
1所示。
图1 汽车尾灯控制器的结构框图
3．单元电路设计
根据原理框图可知：整体电路需要脉冲信号、三进制计数器控制电路、开关控制、译码与显示驱动电路五个单元。
3.1 开关控制电路
开关通过一个电阻与VCC 相接，另一端与地相接就可以实现控制输出为0与1 的功能了，如图2所示
图2 逻辑开关 3.2 脉冲电路
由于此控制电路对秒脉冲的精度要求不高，所以选择用NE555 构成的多谐振荡器作为脉冲电路，其原理图如图3
图3 多谐振荡电路
输出脉冲频率f=1.43/(R1+2R )C
由上公式可知为了保证输出脉冲周期约为1 秒，可以令 RA=10K RB=510K C=1uF
C1=1uF 可以来防止外界信号的干扰，VCC=5V 其中3 为脉冲输出口
3.3 三进制计数器控制电路
三进制计数器可用触发器级联构成也可由集成计数器改造，考虑到直接用计数器改比用触发器构成计数器的电路结构简单，因此设计中我们选用十六进制计数器74LS161 来改成三进制计数器。
图4 74LS161 芯片的管脚图
TC 进位输出端
CP 时钟输入端(上升沿有效) R 异步清零输入端(低电平有效) CEP 计数控制端 CET 计数控制端 P0—P3 并行数据输入端
LOAD 同步并行置入控制端(低电平有效) Q0—Q3 输出端 74LS161 功能表：
由以上74LS161 的功能表可知，当把QA 与QB 输入与非门，输出端接在CLEAR 端，即可以通过反馈清零的方法做出三进制计数器，即QA 与QB 实现00—01—10—00 的循环，其电路结构如图5 所示。
图5 三进制计数电路
3.4 译码电路
通过两个开关的断开与闭合来实现四种功能的切换，三八译码器74LS138 可
将三进制码的三种状态对应输出。
图6 74LS138 管脚图
表3-4-1 74LS138 功能表
图7 译码电路 3.5 模式控制电路
设译码与显示驱动电路的使能控制信号为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。由总体逻辑功能可知，E 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3-5 所示：
根据表3-5 可求出使能控制信号E 和F 的逻辑表达式为
根据G 和F 的逻辑表达式，可画出模式控制电路，如图3-5 所示：
图8 模式控制开关电路
3.6 译码与显示驱动电路
图9 译码于显示驱动电路
该电路的功能是：在模式控制电路输出和三进制计数器状态下，提供6 个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯亮。逻辑电路如图所示。
4．电路的仿真
整体电路图：
图10 整体电路
5. 设计总结与体会
课程设计很快就结束了，收获颇丰，不能说设过程中是一帆风顺的，开始时是设计阶段粗心大意，后来的时候遇见了好多没想到的问题，当我投入设计时才发现乐在其中，这次实验是我们对书本中学到的各个部分原理的一次综合的运用，在书本中我们看那些原理有老师的讲解我们理解起来并不一定十分的困难，但是当我们将那些知识综合运用的电路的设计中确实有了很多意想不到的困难。实践出真知，通过这次电路的设计让我学到了书本中没有的很多东西，我想最主要的就是一种综合能力的提升。我认为这样的电路设计很有现实意义，这样的教学方法对于提升同学们的综合运用能力也是行之有效的，是非常值得推广的。如果在讲课过程中能够运用部分内容穿插一些小设计，或者让同学们自己回去设计一些小电路，并且通过老师的指导演示出来，我想不仅能调动同学的学习积极性，而且还能培养出同学们的创新设计能力。比如这次设计，如果能够让同学们能够演示出来就更好了。如果老师讲课时能够将各种难题能够用软件模拟可以让我们
11
更好的理解。
在实践的过程中发现，在Multisim中模拟的情况和实际实践中还是有些差异的。由于条件所限，我这个还只是假设，并不知道是否能在实际应用中实现。课程设计是一个增长知识的课堂，在此过程当中不断的认识自己，了解自己，提高自己，无论是在学习和生活中都要有所收获，真正的做到整个实验过场对自己整个人生都有所影响，有所回报，这样才能使整个过程更加的有意义，也使自己的人生更加的充实。
6. 元器件清单
7. 参考文献
[1] 蔡惟铮主编，《数字电子线路基础》[M]，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，1988年.
[2] 康华光主编，电子技术基础（数字部分）[M]，第3版，北京，高等教育出版社，1988年.
[3] 李士雄、丁康源主编，《数字集成电子技术教程》[M]，北京，高等教育出版社，1993年.
[4] 阎石主编，《数字电子电路》[M]，北京，中央广播电视大学出版社，1993年.
[5] 张建华主编，《数字电子技术》[M]，北京，机械工业出版社，1994年. [6] 标准集成电路数据手册TTL电路[M]，电子工业出版社.
12