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”。 設(shè)計要求及指標(biāo)：
1. 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；
2. 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；
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；
3. 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。
555 定時器是目前在信號產(chǎn)生和變換電路中應(yīng)用得非常廣泛的一種中規(guī)模集 成電路。其內(nèi)部由分壓器、兩個比較器 C1 和 C2、基本 RS 觸發(fā)器以及輸出緩沖 級 G2 和開關(guān)放電管 T 組成，共包含 8 個引腳。
根據(jù)題目要求，燈閃亮的速率需要控制在 1 次/秒，需利用 555 定時器產(chǎn)生 周期脈沖，并讓其周期 T 控制在 1 秒之間，則可實現(xiàn)上述的要求。為了使周期 T 控制在 1 秒之間，需要選擇合適的電阻 R1、R2 以及電容 C1，本仿真采用的各 項數(shù)值如下：
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 并跟電容 C 連接，這個端點上的電位 Uc 的變動，決定兩個比較器的輸出電平的
當(dāng)上升到 Uc 上升到 2/3Ucc 時，U6=U2=2/3Ucc，輸出電壓 U0 為低電平，放電 管 T 導(dǎo)通，電容 C 經(jīng) R2 和放電端 7 放電，Uc 開始下降，當(dāng)下降到 1/3Ucc 時， U6=U2=1/3Ucc，輸出電壓 U0 為高電平。同時放電管 T 截止，放電端 7 斷開， 電源 Ucc 又經(jīng) R1 和 R2 給電容 C 充電，使 Uc 上升。這樣周而復(fù)始，電容電壓 Uc 形成了一個周期性充電放電的指數(shù)波形，輸出電壓就形 U0 成周期性的矩形 脈沖。
圖 3. 脈沖發(fā)生電 圖 4.555 定時器引腳74160 計數(shù)器由 16 個管腳構(gòu)成，其中 D、C、B、A 是預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端，EP 和 ET 是計數(shù)使能端，QD、QC QB、QA 是進位輸出端，RD為清零
號。二進制譯碼器有三個輸入 A、B、C，它們有 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 個輸出信號 Y0-Y7,所以該譯碼器稱為 3 線-8 線譯碼 器，輸出為低電平有效。譯碼器設(shè)置了 G1、G2A、G2B 三個使能輸入端，當(dāng) G1 為 1，且 G2A 和 G2B 均為 0時，譯碼器處于工作狀態(tài)。
為了控制小燈的依次閃爍，需要利用 74138 譯碼器進行數(shù)據(jù)分配，具體過程 如下：當(dāng)譯碼器接收到需要依次閃爍的信號后，即譯碼器處于工作狀態(tài)，輸入 端接收來自計數(shù)器的 4 種狀態(tài)，每一種輸入狀態(tài)對應(yīng)一種輸出狀態(tài)，由于輸入 狀態(tài)是依次變化的，即由00、01、10、11 依次循環(huán)變化，那么輸出狀態(tài)也依次 變化，即 Y0、Y1、Y2、Y3 或者 Y4、Y5、Y6、Y7 依次為低電平，其余 Yi 處 于高電平，然后對輸出進行適當(dāng)?shù)奶幚恚涂蓪崿F(xiàn)小燈的依次閃爍。
該控制由 3 個開關(guān)控制，緊急剎車鍵（J）、左轉(zhuǎn)彎鍵（L）和右轉(zhuǎn)彎鍵（R）。
到 74LS138 譯碼器的~G2B 使能端，當(dāng) J 接高電平時控制譯碼器不工作，實現(xiàn)左 右排燈同時閃亮；開關(guān) L 和 R 通過異或門連接到譯碼器的G1 端來控制譯碼器的 工作，如果 L 和 R 同時接高電平，則與之相連的與門輸出高電平從而進行聲光 報警。
5、燈光控制電路當(dāng)剎車時，J 接高電平，譯碼器不工作，由于時鐘脈沖的作用，與非門輸出 脈沖信號，由于或門另一個輸入端接低電平，所以或門輸出的是交錯的高低電 平，再通過與非門輸出的也是交錯的高低電平，從而使左右排燈同時隨脈沖信 號閃亮。
如果按了左轉(zhuǎn)彎 L 鍵，通過異或門輸出高電平，譯碼器工作。L 同時接到譯 碼器的 C 端，通過 Y4Y5Y6Y7 依次輸出低電平，使左排燈依次向左閃亮。
左轉(zhuǎn)彎剎車時，J 接高電平，譯碼器不工作，其輸出端是高電平，或門此時 輸出的交錯高低電平通過與非門也輸出交錯的高低電平，從而使左排燈同時閃
左右轉(zhuǎn)彎同時工作時，J 接高電平，譯碼器不工作，L 和 R 同時接高電平， 與之相連的與門輸出高電平從而進行聲光報警。
1、正常行駛，兩排燈都不亮
2、緊急剎車按鍵 J，兩排燈閃爍
4、右轉(zhuǎn)彎按 R 鍵，右排燈依次閃爍
6、左轉(zhuǎn)剎車按 L+J，左排燈全部閃爍
8、同時按下 L 和 R，報警燈亮元器件 | 個數(shù) | 元器件 | 個數(shù) |
74138 譯碼器 | 1 | 7400 與非門 | 3 |
74160 計數(shù)器 | 1 | 7432 或門 | 1 |
555 定時器 | 1 | 7486 異或門 | 1 |
500 kΩ電阻 | 2 | 7408 與門 | 1 |
1uF 電容 | 1 | 0.01uf 電容 | 1 |
六、電路連接與調(diào)試
（5） 將 74LS138 譯碼器按照仿真電路圖連接，連接邏輯控制電路與燈光 電路，輸入不同指令，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。
（1）連接 555 定時器，接入示波器后，示波器波形與理想波形有較大差別 經(jīng)過檢查后，發(fā)現(xiàn)未將負極接入示波器，在將負極接入后，調(diào)整示波器，
（2）在接完電路進行測試時，按下 L 鍵（R 鍵），燈在閃爍過程中，跳過了 其中一個燈，在確認電路連接無誤的情況下，我們將 555計數(shù)器輸入脈沖換成 手動單次輸入脈沖，得到了正確的結(jié)果。再次接入 555 定時器，問題依舊未解 決，在詢問老師后，老師建議我們更換定時器外接的電阻與電容大小，增大電 容，減小電阻。更換電阻電容之后，再次測試，問題依舊存在，我們回頭測試 定時器輸出波形，在接入示波器后，發(fā)現(xiàn)燈光能夠正常顯示。老師分析后覺得 可能是 555 定時器輸出受到較多干擾，導(dǎo)致波形不理想，接入示波器后一定程 度上減少了干擾，所以得到了理想輸出效果。
此次的電路電子設(shè)計，我們完成了“方向之星”控制器電路系統(tǒng)的設(shè)計、 仿真、硬件電路連接調(diào)試。提高了我們的動手能力與合作能力，使我們有機會 將書本所學(xué)知識用于實踐。同時也讓我們意識到書本與實踐還是有一定的差距， 許多理想情況在搭建電路的過程中就會出現(xiàn)一些不可預(yù)知的情況。比如我們需 要用 555 定時器產(chǎn)生一個 1s 的脈沖，計算所需的電容電阻不一樣，我們就需要 用已有的電容電阻去配出 1s 左右的脈沖，又由于環(huán)境，器件誤差的影響，輸出 脈沖與理想脈沖有一定差距�？赡軣o法達到我們的預(yù)期效果。通過此次設(shè) 計，也有諸多的收獲，明白書本知識與實際聯(lián)系的重要性。
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