課程設(shè)計-方向之星控制器設(shè)計

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>　　課程名稱： “方向之星”控制器 </p><p>　　系 部： </p><p>　　專業(yè)班級： 應(yīng)用物理09-1班 </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時間： 2011-6-15 </p><p>　　“方向之星”控制器設(shè)計報告</p><p><b>　　一.內(nèi)容提要</b></p

3、><p>　　由電子電路設(shè)計一組燈飾，把它安裝在小汽車的后窗上，用以提示小汽車的左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車等行車情況，該組燈飾叫 “方向之星”。</p><p><b>　　二.設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p>　　正常直線行駛時,兩排小燈不亮。這時若緊急剎車(按鍵J),左(右)排燈同時閃亮,速率1次/秒；</p><p>

4、　　左轉(zhuǎn)彎（按鍵L）時，左排燈（4個）依次向左閃亮；這時若緊急剎車(按鍵J),左排燈同時閃亮,速率1次/秒；</p><p>　　右轉(zhuǎn)彎（按鍵R）時，右排燈（4個）依次向右閃亮；這時若緊急剎車(按鍵J),右排燈同時閃亮,速率1次/秒；</p><p>　　只要按鍵L、按鍵R同時按下，兩排小燈不亮，但要 設(shè)計一個聲光提示電路，提示操作有誤。</p><p><b

5、>　　三.設(shè)計思路及原理</b></p><p><b>　　1.系統(tǒng)概述</b></p><p>　　分析以上設(shè)計任務(wù)，由于汽車正常運行、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、緊急剎車時，所有燈閃亮的次序和是否閃亮是不同的，首先執(zhí)行操作時出現(xiàn)依次閃亮，閃亮速率是1次/秒；說明發(fā)光二極管接收的是間隔時鐘脈沖，需要利用由“555”定時器設(shè)置相應(yīng)的時間間隔，可由選用的電阻、電

6、容元件等調(diào)節(jié)使之達到1次/秒；因為左右各有4支燈依次閃亮，需要使定時器輸出端作用到4進制計數(shù)器；4進制計數(shù)器可由74LS90連接成五進制計數(shù)器，利用清零方式去掉6個計數(shù)狀態(tài)，即可實現(xiàn)4進制計數(shù)，利用模10計數(shù)器的第5個狀態(tài)100產(chǎn)生清零信號。然后是譯碼過程，使用74138譯碼器，74138的輸出是低電平有效，經(jīng)非門后，依次產(chǎn)生高電平來控制發(fā)光二極管的閃爍情況。</p><p><b>　　1 <

7、;/b></p><p><b>　　方案圖</b></p><p>　　2． 單元電路設(shè)計、仿真與分析</p><p>　　多諧振蕩器—輸出脈沖信號源</p><p><b>　　脈沖發(fā)生電路圖：</b></p><p><b>　　（1）<

8、/b></p><p>　　由555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)知，2個比較器觸發(fā)輸入端6和2是接在一個端點上</p><p><b>　　2</b></p><p>　　并跟電容C連接，這個端點上的電位的變動，決定兩個比較器的輸出電平的情況，進而決定了RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。電源經(jīng)給電容C充電，當(dāng)上升到時，==，輸出電壓為低電平，放電管T導(dǎo)通，電容C經(jīng)

9、和放電端7放電，開始下降，當(dāng)下降到時，==，輸出電壓為高電平。同時放電管T截止，放電端7斷開，電源又經(jīng)給電容C充電，使上升。這樣周而復(fù)始，電容電壓形成了一個周期性充電放電的指數(shù)波形，輸出電壓就形成周期性的矩形脈沖。</p><p>　　充電時間：=0.7C=0.7*1.5*1=1.05</p><p>　　放電時間：=0.7C=0.7*1.5*1=1.05</p><p

10、><b>　　4進制計數(shù)器：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　4進制計數(shù)器可由74LS90芯片連接成五進制計數(shù)器，利用清零方式去掉6個計數(shù)狀態(tài)，即可實現(xiàn)4進制計數(shù)，利用模5計數(shù)器的第5個狀態(tài)100產(chǎn)生清零信號。由555定時器提供觸發(fā)信號，連接至14引腳，計數(shù)器進行翻轉(zhuǎn)，從000-001-010-011

11、，100作為清零信號使計數(shù)器回零，依次循環(huán)往復(fù)。8、9引腳連接至譯碼器實現(xiàn)譯碼過程。</p><p><b>　　二進制譯碼器：</b></p><p><b>　　（3）</b></p><p>　　上圖為74138的引腳圖，該譯碼器有3個輸入A、B、C，他們共有8種狀態(tài)的組合，由二進制代碼表示，即可譯出對應(yīng)的8個輸出信

12、號，輸出信號為低電平有效，該譯碼器稱為3線-8線譯碼器。譯碼器設(shè)置了、和三個使能輸入端，由功能表可知，當(dāng)為1，且和均為0時，譯碼器處于譯碼狀態(tài)。</p><p>　　在本例中因為只有4種輸入組合，所以將輸入端C置0， C、B、A依次輸入為000、001、010和011；依次實現(xiàn)—的低電平，輸出低電平，實現(xiàn)邏輯功能。</p><p>　　如圖示：A、B由計數(shù)器提供觸發(fā)信號，74138的15、

13、14、13、12引腳按順序輸出低電平。</p><p>　　邏輯電路—發(fā)光二極管發(fā)光原理</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　上圖為本例三個控制開關(guān)L、R、J；圖示開關(guān)狀態(tài)為正常行駛時的狀態(tài)；</p><p>　　a：此時如果緊急剎車（按J），由于正常行駛時，J是與555定時器脈沖輸出端相連的

14、，定時器被隔斷，電路中的計數(shù)器和譯碼器不能工作； </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　J邏輯開關(guān)斷開后，555定時器的脈沖信號直接作用于與門邏輯，產(chǎn)生觸發(fā)信號，如圖所示[L]、[R]始終置高電平；使得發(fā)光二極管與J開關(guān)及與門邏輯斷開；</p><p>　　與門的輸出完全由555定時器的輸出脈沖決定，其輸出信號直接作

15、用于發(fā)光二極管的陽極，陰極接地。所以發(fā)光二極管受脈沖信號控制左（右）排燈同時閃亮。閃亮頻率由555定時器決定，即1次/秒。</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　b：左轉(zhuǎn)彎時（按L），555定時器與74LS90計數(shù)器連接，脈沖信號作用于計數(shù)器和譯碼器，由

16、譯碼器依次輸出低電平信號；輸出信號經(jīng)過4個非門邏輯依次輸出一個高電平信號；此時由于開關(guān)L接低電平，經(jīng)過一個非門邏輯后變?yōu)楦唠娖剑c從譯碼器輸出的高電平信號的一端經(jīng)過與門輸出為高電平，譯碼器輸出地信號依次跳變，使得依次向左產(chǎn)生高電平信號并輸出。發(fā)光二極管的陰極接地，所以在陽極輸入高電平的那一只二極管將閃亮，并依次向左閃亮。</p><p>　　此時，如果緊急剎車（按J），3個開關(guān)狀態(tài)如圖，R接高電平，J與計數(shù)器的連

17、接斷開，555定時器與R所連接的高電平作為下面4個與門的輸入端；與門的輸出結(jié)果由555定時器的脈沖信號一致；左邊4個發(fā)光二極管陽極的電位同時躍變，陰極接地，同時閃亮。頻率1次/秒。</p><p><b>　　（8）</b></p><p>　　c：右轉(zhuǎn)彎時（按R），右排燈依次閃亮情況與左轉(zhuǎn)彎時原理類似，方向依次向右；緊急剎車時與左轉(zhuǎn)彎緊急剎車時類似。</p&g

18、t;<p>　　d：誤按時（同時按L、R），由它們分別通過非門后均輸出高電平，再同時經(jīng)過與非門輸出低電平，作為譯碼器74LS138的6腳的輸入；置0后譯碼器輸出全為1，經(jīng)過非門后全為低電平，關(guān)閉與非門，輸出全為低電平。因此8個發(fā)光二極管不亮。</p><p>　　由L、R分別經(jīng)過非門輸出的高電平同時作為一個與門的輸入端，與門的輸出端接報警提示燈，提示燈此時變亮。</p><p&g

19、t;<b>　?。?）</b></p><p>　　3．電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　現(xiàn)象記錄：正常行駛時，8個發(fā)光二極管一直亮；左（右）轉(zhuǎn)彎時，左（右）4個發(fā)光二極管一直亮；左（右）轉(zhuǎn)彎剎車時，左（右）4個發(fā)光二極管也一直亮；誤按L、R時，8個發(fā)光二極管一直亮。</p><p>　　原因分析：在軟件仿真過程中，芯片的輸入管腳如果不接輸

20、入，相當(dāng)于輸入低電平，但在實際調(diào)試過程中，若不接，則相當(dāng)于輸入高電平。</p><p>　　解決措施：輸入管腳不用時不能懸空，需要輸入低電平，即不用的管腳全部接地。</p><p>　　效果：達到設(shè)計要求結(jié)果。</p><p>　　功能的測試方法：模塊安裝然后分模塊測試，用發(fā)光二極管測芯片各輸出管腳的高低電平，驗證模塊的功能。</p><p>

21、;　　步驟：（1）測試555定時器，將輸出脈沖直接連接到發(fā)光二極管，觀察發(fā)光二極管的閃亮情況，記錄它是否閃亮以及閃亮頻率。</p><p>　?。?）測試74LS90四進制計數(shù)器，8,9管腳直接接發(fā)光二極管的陽極（8管腳輸出作為高電位），驗證發(fā)光二極管是否依次循環(huán)閃亮（00-01-10-11-00）。</p><p>　?。?）測試74LS138譯碼器，12、13、14、15管腳輸出接到4

22、個發(fā)光二極管，觀測到其中1個發(fā)光二極管依次循環(huán)熄滅。即驗證了譯碼器的功能。</p><p>　?。?）將完整電路連接好以后，控制開關(guān)的L、R、J的狀態(tài)，觀測所有發(fā)光二極管和報警指示燈是否符合設(shè)計的要求，如果不滿足，再分部檢查電路。</p><p><b>　　實物連接圖：</b></p><p><b>　?。?0）</b>

23、;</p><p><b>　　四．心得體會及建議</b></p><p>　　經(jīng)歷了電子技術(shù)課程設(shè)計，不僅讓我們鍛煉了動手能力，更讓我們體會到將學(xué)到的書本知識用于實踐的收獲和知識鞏固的樂趣！單純的書本理論知識是不能幫助我們深刻理解事物的本質(zhì)特征的，書本的知識往往忽略了誤差因素和不確定因素的影響，在實際操作中我們必須考慮到這些影響；比如在考慮延遲效應(yīng)后為了維持脈沖頻率

24、在1次/秒，必須將電阻的阻值降低；這只是其中一個例子。</p><p>　　在這次課程設(shè)計過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復(fù)實踐。在撰寫課程設(shè)計報告中，如何將電路的原理及功能用語言嚴謹、完整的表達出來是一項艱巨的任務(wù)，將圖表和文檔搭配使用顯得文章圖文并貌！ 其次我們培養(yǎng)出了團隊的默契和深厚的友誼。通過本次實驗，最大的收獲就是把書本與實踐結(jié)合在一起，提高了動手能力。學(xué)到了很多東西，懂得了團隊合作的真正意義

25、，對我以后的學(xué)習(xí)和工作幫助很大。特別感謝指導(dǎo)老師對我們的指導(dǎo)和建議，使得我們在這次課程設(shè)計中獲益匪淺！希望在以后的課程設(shè)計中，實驗室的器材能及時更新，避免有些組做到最后發(fā)現(xiàn)面包板是不能用的，重新做來不及；不能保證質(zhì)量的進行答辯，使每個人都對電路原理很清楚。</p><p><b>　　五．附錄</b></p><p>　　附錄一，元件明細表：</p>&