由電子電路設計一組燈飾，把它安裝在小汽車的后窗上，用以提示小汽車的 左轉彎、右轉彎、剎車等行車情況，該組燈飾叫 “方向之星”。 設計要求及指標：

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，但要設計一個聲光提示 電路，提示操作有誤。

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2019-7-7 23:43 上傳

555 定時器是目前在信號產生和變換電路中應用得非常廣泛的一種中規模集 成電路。其內部由分壓器、兩個比較器 C1 和 C2、基本 RS 觸發器以及輸出緩沖 級 G2 和開關放電管 T 組成，共包含 8 個引腳。

根據題目要求，燈閃亮的速率需要控制在 1 次/秒，需利用 555 定時器產生 周期脈沖，并讓其周期 T 控制在 1 秒之間，則可實現上述的要求。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 項數值如下：

由 555 定時器內部結構知，2 個比較器觸發輸入端 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 導通，電容 C 經 R2 和放電端 7 放電，Uc 開始下降，當下降到 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 R1 和 R2 給電容 C 充電，使 Uc 上升。這樣周而復始，電容電壓 Uc 形成了一個周期性充電放電的指數波形，輸出電壓就形 U0 成周期性的矩形 脈沖。

圖 3. 脈沖發生電              圖 4.555 定時器引腳

74160 計數器由 16 個管腳構成，其中 D、C、B、A 是預置數據輸入端，EP 和 ET 是計數使能端，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 種狀態的組合，由二進制代 碼表示，即可譯出對應的 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。譯碼器設置了 G1、G2A、G2B 三個使能輸入端，當 G1 為 1，且 G2A 和 G2B 均為 0時，譯碼器處于工作狀態。

為了控制小燈的依次閃爍，需要利用 74138 譯碼器進行數據分配，具體過程 如下：當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，輸入 端接收來自計數器的 4 種狀態，每一種輸入狀態對應一種輸出狀態，由于輸入 狀態是依次變化的，即由00、01、10、11 依次循環變化，那么輸出狀態也依次 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的處理，就可實現小燈的依次閃爍。

該控制由 3 個開關控制，緊急剎車鍵（J）、左轉彎鍵（L）和右轉彎鍵（R）。

到 74LS138 譯碼器的~G2B 使能端，當 J 接高電平時控制譯碼器不工作，實現左 右排燈同時閃亮；開關 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。

六、電路連接與調試

（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，觀察發光二極管的發光情況。

（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 經過檢查后，發現未將負極接入示波器，在將負極接入后，調整示波器，

（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計數器輸入脈沖換成 手動單次輸入脈沖，得到了正確的結果。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，發現燈光能夠正常顯示。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。

此次的電路電子設計，我們完成了“方向之星”控制器電路系統的設計、 仿真、硬件電路連接調試。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一些不可預知的情況。比如我們需 要用 555 定時器產生一個 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，又由于環境，器件誤差的影響，輸出 脈沖與理想脈沖有一定差距。可能無法達到我們的預期效果。通過此次設 計，也有諸多的收獲，明白書本知識與實際聯系的重要性。