老式汽车尾灯通常是基于传统的机械和纯电路的控制方式，完全取决于尾灯系统所采用的硬件来保证它的正常工作，一旦电路老化或者因为机械振动而引起的接触问题以及机械元件变形而不能及时触发电路电源开关，从而导致电路出现故障，这类问题是经常发生的，而除了选用更好的硬件系统元件外几乎没有别的可靠的方法来避免这类故障的发生，于是，选用智能型的元件来进行系统的设计，增加系统的稳定性和可控制性是非常必要且有重要意义的[1]。

现代汽车尾灯控制电路一般是用基于微处理器的硬件电路结构构成，但因为硬件电路存在局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，所以可靠性不高，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来了一定的局限性。目前，汽车尾灯控制电路是一种应用极为广泛的设备，具有很好的性价比[2]。

本文主要从开关控制电路、译码电路、显示驱动电路、三进制计数器及脉冲发生电路5个部分出发。采用开关电路消除无关状态，使其单纯实现2个开关控制4个状态设计要求；时钟脉冲电路主要采用555定时电路实现输出稳定的1HZ时钟脉冲；采用四位二进制同步加法计数器74LS161来改装构成三进制计数器（时序电路）配合3线-8线译码器从而实现不同状态的显示要求。使其5个部分相互配合从而实现刹车时车尾灯闪烁、左右转弯时车尾灯左右循环点亮的设计要求。

设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个），用开关S1、S2选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。

（1）汽车正常运行时尾灯全部熄灭；

（2）汽车左转弯时左边的三个发光二极管按顺序循环点亮；

（3）汽车右转弯时右边的三个发光二极管按顺序循环点亮；

（4）汽车刹车时所有的指示灯随CP脉冲同时闪烁。

1.2.1设计思路及流程

分析设计要求知应设计一个汽车尾灯控制电路，用6个发光二级管模拟汽车尾灯，即应有三个左转向尾灯（L1L2L3）和三个右转向尾灯（D1D2D3）。再用两个开关（S0S1）分别控制左转弯尾灯和右转弯尾灯在不同状态下的显示：

• 当右转向开关打开时，右转向尾灯的3个发光二级管向右循环显示；
  

• 当左转向开关打开时，左转向尾灯的3个发光二极管向左循环显示；
  

• 当刹车时，6个发光二极管全部闪烁。
  

由任务要求得出具体汽车尾灯状态分析如下表表1：

根据上述设计要求分析研究后，整理得出实现要求功能需要由开关控制电路、译码电路、显示驱动电路、三进制计数器及脉冲发生电路5个部分组成，并且分析可知，时钟脉冲电路大多采用555定时器驱动，译码与显示驱动电路在数电大致采用3线-8线译码器搭配LED实现，故上述两种分电路不做方案论证，接下来我将以时序电路为中心进行分析，设计相关方案。

1.2.2方案论述与确定

在设计初期共提出三种设计方案：

（1）方案一：以单片机为核心部件，实现其对6个车尾灯（LED）的简单易行控制，而且稳定性很高。单片机通过编写代码指令代可以很容易的控制LED的闪烁方式，并且给单片机产生外部中断，达到独立按键来模拟左右转及刹车。故此电路可以使用单片机来实现，但此方案方式不符合课设要求采用数电内容设计电路图，故排除。

（2）方案二：利用晶振分频电路实现时钟脉冲信号CP，触发移位寄存器74LS197，从而使移位寄存器循环输出状态信号，再配合六个与非门实现对刹车和正常运行等运行情况时尾灯的闪烁情况控制，实现灯的循环点亮。模拟运行时发现电路可能存在竞争冒险，这将会使尾灯在闪烁时出现不自然的中间过程，故排除。

（3）方案三：采用以为逻辑门电路为核心的时序电路，通过查询资料获知，可通过555定时器产生的脉冲信号作为计数器和刹车触发信号，再由计数器构成的三进制计数器，产生00-01-10-00循环信号实现车尾灯左转和右转显示，用开关电路产生的两个输入作为3线-8线译码器74LS138的使能端和高位输入，即让74LS138输入端输入000-001-010或100-101-110循环信号，从而实现设计任务中左转右转的要求，同时通过开关控制74LS138译码器的高电平有效使能端，使其达到刹车的任务要求。通过查询相关资料获出，74LS161和jk触发器均可实现上述00-01-10-00信号循环输出要求，虽然74LS161不是所学芯片，接触不深，但查询资料得知使用74LS161可使电路更为的精简，另一方面也能提升电路的稳定性，降低运行时的出错可能性。故最后决定使用74LS161作为时序计数电路核心部件。此方案论证最为可行，故最终采用。

1.2.3设计方案框图

根据以上分析与方案确立，可得出汽车尾灯控制电路结构图由：开关控制电路、译码电路、显示驱动电路、三进制计数器及脉冲发生电路组成。如下图4所示。

开关S0、S1分别通过与一个电阻相连而后接地线，另一端连接电源正极，就可实现0和1的功能输出，如下表表2所示。然后再通过译码电路和显示驱动电路的输入端与开关控制电路的输出端相连，同时也将时钟电路的输出与开关控制电路的一个非门输入端相连，进而就可控制尾灯闪烁时间。最终组成电路如下图图5所示。

开关控制电路所用芯片如下：

(1)74LS10是三输入与非门电路芯片，即Y=其引脚图与真值表如下：

(2)74LS86是二输入异或门电路芯片，即Y=A?B=B+A。其引脚图与真值表如下：

译码电路由3-8线译码器74LS138构成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1=0、S0=1,使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端0Y,1Y,2Y依次为0有效(4Y,5Y,6Y信号为“1”无效)，即反相器G1～G3的输出端也依次为0，故指示灯D1→D2→D3按顺序点亮示意汽车右转弯。若上述条件不变，而S1=1、S0=0，则74LS138对应的输出端4Y、5Y、6Y依次为0有效，即反相器G4～G6的输出端依次为0，故指示灯L1→L2→L3按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G=0，A=1时，74LS138的输出端全为1，G6～G1的输出端也全为1，指示灯全灭灯；当G=0，A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。最终所设计电路如下图所示：

译码电路所用芯片74LS138为三八译码器。

汽车左或右转向时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路按顺序输出低电平，进而达到设计要求，由此可得出每种状态下尾灯与给定条件的关系。

表 5开关与汽车尾灯电平关系

三进制计数器可用触发器级联构成也可以由集成计数器改装构成，考虑到直接用计数器比用触发器构成计数器电路结构更为简单，因此最终设计选用四位二进制同步加法计数器74LS161来改装构成三进制计数器。设计电路如下图所示：

三进制计数器所用74LS161芯片引脚图和真值表如下所示：

由于555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定,不易受干扰。而且本实验中控制电路对脉冲精度要求不高,只要能实现可调即可。故选择采用NE555构成多谐振荡器作为脉冲发生电路。555定时器构成的时钟脉冲电路可以为整个电路的功能实现提供了一个持续时长为1S的CP周期脉冲，从而使接下来的计数器实现其相关功能，输出00-01-10的循环信号。同时其也可以直接与显示电路相接，从而使全部车尾灯达到闪烁时间为1秒的周期性闪烁。最终设计电路如下图所示：

脉冲发生电路所用NE555芯片引脚图和功能表如下所示：

3.5显示驱动与尾灯显示电路

显示驱动与尾灯显示电路由6个发光二极管和6个反相器构成：汽车正常运行时发光二极管全部熄灭；右转向时D1D2D3按右循环依次点亮；左转向时L1L2L3发光二极管按左循环依次点亮；刹车时所有发光二极管同时随CP信号频率闪烁。最终设计电路如下图所示：

Electronics公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛的应用。Proteus软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全、界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上少有的能将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，并在持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

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(2)仿真处理器及其外围电路。Proteus可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程、再配合显示及输出、能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等、Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

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支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;

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生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平、导线以不同颜色表示其对地电压大小、结合动态器件(如电机、显示器件、按钮)的使用可以使仿真更加直观、生动;

高级图形仿真功能(ASF)：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标、包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等、还可以进行一致性分析;

(3)独特的单片机协同仿真功能(VSM)

支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等、其COMPIM(COM口物理接口模型)还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信;

编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真、内带8051、AVR、PIC的汇编编译器、也可以与第三方集成编译环境(如IAR、Keil和Hitech)结合、进行高级语言的源码级仿真和调试。

（1）当汽车正常行驶时S0 S1处于00状态，发光二极管全部熄灭，仿真结果如下图所示：

（2）当汽车右转向时，S0 S1处于01状态，右转向尾灯D1D2D3向右循环点亮，仿真结果如下图所示：

（3）当汽车左转向时，S0 S1处于10状态，左转向尾灯L1L2L3向左循环点亮，仿真结果如下图所示：

（4）当汽车刹车时，S0 S1处于11状态，6只发光二极管同时闪烁，仿真结果如下图所示：

通过本次数字逻辑电路设计，在一周的实习学习期间内，为完成任务自己查阅了大量资料同时加深了自己对数字逻辑电路的理解，也掌握了几种芯片的使用方法，学会了数字逻辑电路设计的基本步骤和方法。

老师给我们讲解原理时，我们发现这次设计并不难。但到自己实践时，会发现总是会遇到各种各样想不到的阻碍。需要将数电课本上的知识灵活的运用进来。在设计时我发现先要进行每个模块的设计，然后再将每个模块联合起来。所有我首先要分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，然后对汽车尾灯控制器进行功能描述，确定汽车尾灯控制器的结构框图，最后进行电路设计。在电路设计过程中，先进行模块控制电路的设计，然后用到了74LS161构造一个三进制计数器，再进行开关的设计，再设计译码与显示电路，最后用6个发光二极管组成尾灯状态显示电路，各个结构的电路设计好了之后，组合起来就成了设计好了的汽车尾灯控制器的逻辑电路。

通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学以致用，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

由于设计车尾灯控制电路方案繁多，在最终决定设计方案时，比较了诸多方案的优劣简易程度，并对其进行了分析，因此也对数电里的基本时序电路和组合逻辑电路的知识进行了复习与深入理解，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解，提高了我的逻辑分析能力，使我在逻辑电路的分析与设计上有了很大的提高。在设计过程中通过利用Proteus软件对设计电路进行测试和仿真，使我更进一步的掌握了该软件的应用。面对不知道的知识，芯片及技术，如何从网络上或者论坛上找到自己所需的也是一种学习的过程；在查找资料的过程中，我得以认识到了数电的重要性与不可替代的应用。通过汽车尾灯控制电路的设计，使我了解到数字电路及其芯片的应用面广，功能强大，使用方便，并且已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的各个方面。这一次汽车尾灯控制电路的设计，使我受益匪浅。

以上的Word格式文档51黑下载地址：

1．下列表达式中不存在竞争冒险的有 CD 。

2．若在编码器中有50个编码对象，则要求输出二进制代码位数为B 位。 A.5 B.6 C.10 D.50

3.一个16选一的数据选择器，其地址输入（选择控制输入）端有 C 个。 A.1 B.2 C.4 D.16 4.下列各函数等式中无冒险现象的函数式有 D 。

6．四选一数据选择器的数据输出Y与数据输入Xi和地址码Ai之间的逻

辑表达式为Y= A 。

7.一个8选一数据选择器的数据输入端有 E 个。 A.1 B.2 C.3 D.4 E.8 8．在下列逻辑电路中，不是组合逻辑电路的有 D 。 A.译码器 B.编码器 C.全加器 D.寄存器 9．八路数据分配器，其地址输入端有 C 个。

A. 修改逻辑设计 B.在输出端接入滤波电容 C.后级加缓冲电路 D.屏蔽输入信号的尖峰干扰11．101键盘的编码器输出 C 位二进制代码。 A.2 B.6 C.7 D.8

12．用三线-八线译码器74LS138实现原码输出的8路数据分配器，应 ABC 。

13．以下电路中，加以适当辅助门电路， AB 适于实现单输出组合逻辑电路。

A.二进制译码器 B.数据选择器 C.数值比较器 D.七段显示译码器

15．用三线-八线译码器74LS138和辅助门电路实现逻辑函数Y=A2?A2A1，应 B 。

）电路的输入是二进制代码

A.编码 B.译码 C.编码和译码 17.组合逻辑电路输出状态的改变（ A ）

A.仅与该时刻输入信号的状态有关 B.仅与时序电路的原状态有关

20.在下列逻辑电路中，不是组合逻辑电路的有(

A.译码器 B.编码器 C.全加器 D.寄存器

D..对于三位二进制译码器，其相应的输出端共有( C

) 28.具有3条地址输入线的选择器含（B ）条数据输入线。 A.4

31.半加器的求和的逻辑关系是（D ）

，输出为 应为（ A ）

33.在下列逻辑电路中，不是组合逻辑电路的有（ C ） A.译码器

34. 能起到多路开关作用的是（ C ）

A.编码器 B.译码器 C.数据选择器 D.数值比较器

35. 能实现对一系列高低电平编成对应的二值代码的器件是（A ） A.编码器 B.译码器 C.加法器 D.数据选择器

36. 能实现将输入的二进制代码转换成对应的高低电平输出信号的是（ B ） A.编码器 B.译码器 C.数据选择器 D.数值比较器

38. 用3-8译码器设计的组合逻辑函数变量最大数为（ B ）

39. 用8选1数据选择器可设计的组合逻辑函数变量最大数为（ C ）

42. 编码电路和译码电路中，（ A

）电路的输出是二进制代码。

43. （ B ）是构成组合逻辑电路的基本单元。

A. 触发器 B. 门电路 C. 门电路和触发器

44. 下列说法错误的是（ C ）。

A. 74HC148的输入和输出均以低电平作为有效信号。

B. 74HC138的输出以低电平作为有效信号。 C. 7448的输出以低电平为有效信号。

45. 对于3位二进制译码器，其相应的输出端共有（ B ）个。

47. 两个1位二进制数A和B相比较，可以用（ A ）作为A > B的输出信号Y（A>B）。

48. 两个1位二进制数A和B相比较，可以用（ B ）作为A

49. 两个1位二进制数A和B相比较，可以用（ D ）作为A = B的输出信号Y（A=B）。

50. 一个4选1数据选择器的地址端有（ D ）个。

?的低电平输出信号表示（ A ）51. 在8线－3线优先编码器74HC148中，扩展端YEX。

A. “电路工作，但无编码输入” B. “电路工作，而且有编码输入”

52．8线―3线优先编码器的输入为I0―I7 ，当优先级别最高的I7有效时，其输出Y2?Y1?Y0的值是（C ）。

A. B. C. D. 、半加器和的输出端与输入端的逻辑关系是 （D ） A、 与非 B、或非 C、 与或非 D、异或

57、 TTL 集成电路 74LS138 是３ / ８线译码器，译码器为输出低电平有效，若输入为

A . B. C. D. 、属于组合逻辑电路的部件是（A ）。

A、编码器 B、寄存器 C、触发器 D、计数器 59．以下错误的是（B）

a．数字比较器可以比较数字大小

b．实现两个一位二进制数相加的电路叫全加器

c．实现两个一位二进制数和来自低位的进位相加的电路叫全加器