数电课程设计报告.docx
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数电课程设计报告
扬州大学能源与动力工程学院
本科生课程设计
题目:
汽车尾灯控制电路
课程:
数字电子技术基础
专业:
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
完成日期:
总目录
第一部分:
任务书
第二部分:
课程设计报告
第一部分
任
务
书
《数字电子技术基础》课程设计任务书
一、课程设计的目的
本课程是在学完《数字电子技术基础》、《数字电子技术实验》之后,集中一周时间,进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实做训练。
主要包括:
方案论证、系统电路分析、单元功能电路设计、元器件选择、安装调试、计算机辅助设计、系统综合调试与总结等。
使学生在《数字电子技术》基本知识、实践能力和综合素质、创新意识、水平诸方面得到全面提高,为后续课程的学习,为培养应用型工程技术人才打下重要基础。
通过本课程设计可培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。
真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。
二、课程设计的要求
1、加强对电子技术电路的理解,学会查寻资料、方案比较,以及设计计算等环节,进一步提高分析解决实际问题的能力。
2、独立开展电路实验,锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领,真正实现由知识向技能的转化。
3、独立书写课程设计报告,报告应能正确反映设计思路和原理,反映安装、调试中解决各种问题。
三、课程设计进度安排
1、方案设计;(一天)
根据设计任务书给定的技术指导和条件,进行调查研究、查阅参考文献,进行反复比较和可行性论证,确定出方案电路,画出主要单元电路,数据通道,输入、输出及重要控制信号概貌的框图。
2、电路设计:
(一天)
根据方案设计框图,并画出详细的逻辑图
3、装配图设计:
(半天)
根据给定的元器件,结合逻辑图,设计出电路制作的具体装配图(即绘出组件数量,管脚号以及器件布置的实际位置)。
同时配以必要的文字说明。
4、电路制作:
(一天半)
对选定的设计,按装配图进行装配,调试实验。
5、总结鉴定:
(半天)
考核样机是否全面达到现定的技术指标,能否长期可靠地工作,并写出设计总结报告。
四、设计题目及内容
汽车尾灯控制电路
(1)、汽车左右共有三个尾灯,共计六个,用二个控制开关控制;
(2)、汽车正常运行时,六灯全亮;汽车右转时,右边三个尾灯自左向右巡回点亮;汽车左转时,左边三个尾灯自右向左巡回点亮;汽车停车时,六个尾灯同时闪烁。
(3)、汽车在正常运行、左转、右转和停车时,对应显示“”、“R”、“L”、及“P”。
(4)、左转、右转和停车时,应该有“滴滴”提示音。
五、设计要求
1、用中小型规模集成电路设计出所要求的电路;
2、在实验箱上安装、调试出所设计的电路。
3、部分课题要求用可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)设计实现;
4、在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真。
5、写出设计、调试、总结报告。
六、器件与器材
1、二输入四与非门74LS00
2、四输入双与非门74LS20
3、六倒相器74LS04
4、八输入与非门74LS30
5、正沿双D触发器74LS74
6、3线-8线译码器74LS138
7、可逆移位寄存器74LS194
8、同步十进制可逆加、减计数器(8421BCD码)74LS192
9、同步十进制加法计数器74LS160
10、振荡分频器CD4060
11、BCD七段显示译码器74LS48
12、双四选一数据选择器74LS153
13、八线驱动器74LS244
14、555定时器555
15、LED共阴七段数码管BS207
16、石英晶体(4M、2M、32768HZ)
17、微动开关、拨盘开关、继电器、LED(红、绿、蓝)、电阻、电容、二极管、三极管、光敏二、三极管、导线……等。
22、工具(镊子、剪刀、万用表、电烙铁……)
七、使用仪器设备
1、稳压电源(±5V,±15V);
2、实验电路箱;
3、信号发生器;
4、示波器
5、PC机(装有MAX+PLUSII软件);
6、EDA编程系统实验箱等。
八、参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材;
2、有关“电子技术课程设计指导书”;
3、“集成电路特性应用手册”;
7、EDA技术使用教程
8、其他。
九、设计总结报告主要内容
1、任务及要求;
2、方案特点;
3、各组成部分及工作原理(应结合框图写);
4、单元电路设计与调试;
5、总逻辑图;
6、总装配图;
7、实验仿真结果;
8、实验结果分析(画出必要的波形,进行测量精度和误差分析);
9、调试中出现问题的解决;
10、改进意见及收获体会等。
第二部分
课
程
设
计
报
告
目录
1设计任务及要求….…………...…………………………………………………………(9)
2总方案设计……………………..………………………………………………………..(9)
2.1总体设计方案…..……..……….………………………………………………….(9)2.2方案特点……………………………………………...….………………….……..(10)
3三进制电路设计…………………………………………………………………...….…(11)
3.1电路设计………………………………………………………………………..……(11)
3.2功能仿真……………………………………………………………………..………(11)
4数码管显示电路设………………………………………………………………………(12)
4.1功能表……………………………………………………………………………..…(12)
4.2电路设计…………………………………………………………………..…………(12)
4.3功能仿真………………………………………………………………………..……(13)
5尾灯控制电路设计………………………………………………………………..…..…(15)
5.1功能表………………………………………………………………………....….…(15)
5.2电路设计…………………………………………………………………………..…(15)
5.3功能仿真………………………………………………………………………….…(16)
6总体设计…………………………………………………………………………………(19)
6.1电路设计……………………………………………………………………….……(19)
6.2功能仿真…………………………………………………………………………….(19)
7系统硬件电路实现………………………………………………………………………(20)
7.1电路搭接………………………………………………………………………….…(20)
7.2功能测试…………………………………………………………………………..…(20)
8改进意见及收获体会……………………………………………………………….…(22)
9器件明细清单………………………………………………………………….……..…(22)
参考文献…………………………………………………………………....…………....…(22)
1.设计要求
汽车尾灯控制电路
(1)、汽车左右共有三个尾灯,共计六个,用二个控制开关控制;
(2)、汽车正常运行时,六灯全亮;汽车右转时,右边三个尾灯自左向右巡回点亮;汽车左转时,左边三个尾灯自右向左巡回点亮;汽车停车时,六个尾灯同时闪烁。
(3)、汽车在正常运行、左转、右转和停车时,对应显示“”、“R”、“L”、及“P”。
(4)、左转、右转和停车时,应该有“滴滴”提示音。
2、总方案设计
(1)列出尾灯与汽车运行状态表如下:
开关控制
运行状态
左尾灯
右尾灯
S1
S0
D6D5D4
D1D2D3
0
0
正常运行
灯灭
灯灭
0
1
右转弯
灯灭
按D1D2D3顺序点亮
1
0
左转弯
按D4D5D6顺序点亮
灯灭
1
1
临时刹车
所有的尾灯随时钟CP同时闪烁
(2)设计总框图
由于汽车左右转弯时,三个指示灯循环点亮,所以用三进制计数器尾灯控制电路顺序输出低电平,从而控制尾灯按要求点亮。
由此得出在每种运行状态下,各指示灯与各给定条件(s1、s0、CP、Q1、Q0)的关系,即逻辑功能表如下表所示:
开关控制
三进制计数器
六个指示灯
S1S0
Q1Q0
D6D5D4
D1D2D3
00
××
000
000
01
00
000
100
01
000
010
10
000
001
10
00
001
000
01
010
000
10
100
000
11
××
cpcpcp
cpcpcp
由上表得出在总体框图如下
3、三进制计数器电路
电路设计:
三进制功能仿真结果:
Clk信号每三个上升沿到来Q2Q1按照000110循环变化一次,三进制电路设计完成。
4、数码管显示电路设计
①功能表:
车辆状态
S1
S0
Ya
Yb
Yc
Yd
Ye
Yf
Yg
正常运行
0
0
0
0
0
0
0
0
0
右转
0
1
1
1
1
0
1
1
1
左转
1
0
0
0
0
1
1
1
0
急刹车
1
1
1
1
0
0
1
1
1
②方案设计:
③功能仿真:
1)车辆正常运行:
YaYbYcYdYeYfYg=00000000汽车正常运行数码管什么都不显示,设计满足设计要求。
2)车辆右转:
车辆右转YaYbYcYdYeYfYg=1110111数码管显示R,设计满足要求。
3)车辆左转
仿真结果YaYbYcYdYeYfYg=0111000车辆左转,数码管显示L,设计满足要求。
4)车辆急刹车
YaYbYcYdYeYfYg=1110011车辆急刹停车数码管显示P,设计满设计要求。
综上,此设计电路满足数码管显示电路的所有要求。
5、尾灯控制电路设计
①功能表
车辆状态
S1
S0
clk
c
D4
D5
D6
D1
D2
D3
voice
正常行驶
0
0
clk
cp
1
1
1
1
1
1
o
右转弯
0
1
0
0
0
1
0
0
cp
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
左转弯
1
0
0
0
1
0
0
0
cp
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
急刹车
1
1
clk
clk
clk
clk
clk
clk
cp
②电路设计:
③功能仿真:
1)正常行驶
仿真结果:
车辆状态
S1
S0
clk
c
D4
D5
D6
D1
D2
D3
voice
正常行驶
0
0
clk
cp
1
1
1
1
1
1
o
六个尾灯全部点亮,蜂鸣器不工作,设计满足要求。
2)车辆右转弯
结果:
车辆状态
S1
S0
clk
c
D4
D5
D6
D1
D2
D3
voice
右转弯
0
1
clk
cp
0
0
0
1
0
0
cp
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
车辆右转弯,左边三个灯D4D5D6不工作,右边三个灯D1D2D3在时钟控制下按照D1D2D3的顺序一次循环点亮频率由clk信号控制。
蜂鸣器在cp控制下工作。
3)车辆左转弯
仿真结果:
车辆状态
S1
S0
clk
c
D4
D5
D6
D1
D2
D3
voice
左转弯
0
1
clk
cp
0
0
1
0
0
0
cp
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
车辆左转弯,右边三个灯D1D2D3不工作,左边三个灯在clk控制下按照D6D5D4的顺序依次循环点亮;蜂鸣器在cp控制下工作。
4)车辆急刹车:
仿真结果:
车辆状态
S1
S0
clk
c
D4
D5
D6
D1
D2
D3
voice
急刹车
1
1
clk
cp
clk
clk
clk
clk
clk
clk
cp
急刹车时D1D2D3D4D5D6在clk控制下同时闪烁,蜂鸣器在cp控制下工作。
满足设计要求。
综上,此电路设计方案可以满足尾灯控制电路的所有要求。
6、总电路设计
设计方案:
功能仿真:
满足设计要求。
7、系统硬件电路实现
1)停车时数码管什么都不显示,六个灯全亮。
蜂鸣器不工作。
2)右转时数码管显示p右边三盏灯依次循环点亮,蜂鸣器工作。
3)左转时数码管显示L,左边三盏灯依次循环点亮,蜂鸣器工作。
4)停车时,数码管显示P,六盏灯按照clk信号一闪一闪,蜂鸣器工作。
8、改进意见及收获体会
通过这一次的数电课程设计,更加熟悉了max+plus2这个软件,通过电脑软件把一个实际的电路设计全部集成在一个集成电路上尽最大可能减少外部电路的接线,在电脑上可以仿真模拟,最后下载测试,而且电路的修改方便,节约了大量的人力物力,再次让我们体会到了软件带来的好处。
本次设计的汽车尾灯电路,主要有一个缺点,是由于自己读要求失误造成的,就是灯的闪烁频率和蜂鸣器的工作应该是同步的,这是老师最后验收时提出的,可以将clk和cp信号连在一起作为一个输入端就可以解决这个问题。
9、器件明细清单
数码管一个、EDA实验箱、PC(带有max+plus2软件)、
可编程逻辑器件(FPGA)。
参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材;
2、有关“电子技术课程设计指导书”;
3、“集成电路特性应用手册”;
4、EDA技术使用教程
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- 课程设计 报告