汽車尾燈控制電路設計報告

1、前 言 汽車現(xiàn)今已是非常普遍的交通工具，作已大量進入人們的生活，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對于汽車的控制電路，也已從過去的全人工開關(guān)控制發(fā)展到了智能化控制。在夜晚或因天氣原因能見度不高的時候，人們對汽車安全行駛要求很高汽車尾燈控制系統(tǒng)給大家?guī)砹朔奖?。汽車尾燈控制器是隨汽車智能化技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，汽車尾燈一般是用基于微處器的硬件電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成，正因為硬件電路的局限性，不能隨意的更改電路的功能和性能，且可靠性得不到保證，因此對汽車尾燈控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來一定的局限性，難以滿足現(xiàn)代汽車的智能化發(fā)展，而本課題可解決此問題。本設計主要由四部分組成，包括按鍵電路、LED燈電路、信號發(fā)生電路、譯碼電路。汽

2、車的尾燈是其運行方式的最直接表示方式，令行人或其他車輛清晰明白它將要發(fā)生的動態(tài)變化，從而避免交通事故的發(fā)生。設計次電路要求嚴格符合交通規(guī)則，尾燈閃亮或熄滅準確，才不會讓行人或其他車輛產(chǎn)生誤解。 第一章 設計內(nèi)容及要求本次設計的任務是設計、制作一個汽車尾燈顯示的電路。設汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是：1.汽車正常行駛時，尾燈全部熄滅。2. 當汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈按右循順序點亮。3.當汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈按左循順序點亮。4.臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。第二章 設計方案分析本次設計方案主要有四個模塊：脈沖發(fā)生電路、開關(guān)控制電路、三進制電路和譯碼驅(qū)動電路。通

3、過把這四個模塊組合連接來實現(xiàn)汽車尾燈控制。首先，通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過6個與非門以及7410提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。第三章 系統(tǒng)組成及原理3.1系統(tǒng)組成 本設計主要由四部分組成： 秒脈沖振蕩電路； 開關(guān)控制電路； 三進制電路； 譯碼驅(qū)動電路。3.2 設計原理

4、分析汽車尾燈控制電路，用6個發(fā)光二極管模擬汽車尾燈，即左尾燈（L1-L3）3個發(fā)光二極管；右尾燈（D1-D3）3個發(fā)光二極管。用兩個開關(guān)分別控制左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示和右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示。當右轉(zhuǎn)彎開關(guān)被打開時，右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個發(fā)光二極管按右循環(huán)顯示。當左轉(zhuǎn)彎開關(guān)被打開時，左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個發(fā)光二極管按左循環(huán)顯示。當急剎車時，6個發(fā)光二極管閃爍。圖3.1 右轉(zhuǎn)彎顯示規(guī)律圖圖3.2 左轉(zhuǎn)彎顯示規(guī)律圖圖3.3 急剎車顯示規(guī)律圖根據(jù)以上要求，要實現(xiàn)當右轉(zhuǎn)彎開關(guān)打開時，右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個發(fā)光二極管按右循環(huán)規(guī)律顯示，如圖3.1；當左轉(zhuǎn)彎開關(guān)打開時如圖3.2；急剎車時如圖3.3。根據(jù)不同的狀態(tài)，繪制汽車尾燈和汽

5、車運行狀態(tài)表如表3-1所示。設左轉(zhuǎn)彎按鍵為S0，右轉(zhuǎn)彎按鍵為S1。表3-1 汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)表開關(guān)控制行駛狀態(tài)左尾燈右尾燈S1 S0 L1 L2 L3 D1 D2 D3 0 0 向前燈滅燈滅0 1 右轉(zhuǎn)彎燈滅按D1 D2 D3順序循環(huán)點亮1 0 左轉(zhuǎn)彎按L1 L2 L3 順序循環(huán)點亮燈滅1 1 急剎車所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍第四章 單元電路設計4.1 秒脈沖電路的設計方案一：石英晶體振蕩器： 此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合

6、秒脈沖發(fā)生器的設計，但由于盡量和課堂知識聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。 方案二：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器： 由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。 圖4.1 555多諧振蕩電路4.2 開關(guān)控制電路的設計開關(guān)控制電路通過控制開關(guān)S0和S1的閉合與斷開來實現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。S0、S1置于00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；S0、S1置于01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S0

7、、S1置于10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S0、S1置于11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。圖4.2 開關(guān)控制電路開關(guān)控制邏輯表達式：4.3 三進制計數(shù)電路的設計汽車左或右轉(zhuǎn)彎時由于是三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求電路，由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系。邏輯功能表：（0表示燈滅，1表示燈亮）表4-1 三進制計數(shù)器功能表開關(guān)控制S0 S1三進制計數(shù)器Q1 Q0六個指示燈1 2 3 4 5 60 0 0 0 0 0 0 00 10 00 11 01 0 0 0 0 00 1 0 0 0 00 0 1 0 0 01 00 00 11

8、 10 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 1 cp cp cp cp cp cp 此計數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計數(shù)功能簡介：其計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的，當CTp和CTt均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74LS163，只有當CP為高電平時CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與CP無關(guān)。 表4-2 74LS163真值表 圖4.3 三進制計數(shù)器電路圖4.4譯碼驅(qū)動電路的設計此電路由74LS138芯片和6個與非門，6個反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。74LS138芯

9、片簡介：74138為3線-8線譯碼器，其工作原理如下：當一個選通端為高電平，另兩個選通端為低電平時，可將地址端的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴展成32線譯碼器，若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。譯碼、顯示驅(qū)動電路圖如下圖所示：圖4.4 驅(qū)動顯示電路圖第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與結(jié)果1.當汽車正常行駛時，S0S1處于00狀態(tài)，指示燈全滅。仿真結(jié)果在實驗仿真過程中已顯示。2.當汽車右轉(zhuǎn)，S0S1處于01狀態(tài)，LED1、2、3循環(huán)點亮，仿真結(jié)果在實驗仿真過程中已顯示。3.當汽車左轉(zhuǎn)時，S0S1處于10狀態(tài)，LED4、5、6循環(huán)點亮，仿真結(jié)果

10、在實驗仿真過程中已顯示。4.當汽車剎車時，S0S1處于11狀態(tài)，6盞燈同時閃爍，仿真結(jié)果如下：圖5.1 汽車尾燈控制電路仿真電路圖第一次連接好電路后，電路的顯示結(jié)果與預期結(jié)果不太相同，不能實現(xiàn)計數(shù)功能，即LED燈不能循環(huán)點亮，但在請教同學和老師、進行小組討論和經(jīng)過多次檢修后，終于實現(xiàn)了課程設計任務的全部功能?？?結(jié)數(shù)字邏輯是電子科學與技術(shù)專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進行數(shù)字電子課程設計是我們理論聯(lián)系實際的最好途徑，將書本上的知識利用到實際的分析解決問題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設計的基本知識與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設計的基本方法，為以后的學

11、習奠定基礎(chǔ)。通過為期一周的課程設計，基本完成了本次設計的設計要求：汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點亮，車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮，汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。從一開始接受課程設計任務，后著手建立設計框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都必須認真仔細。雖然開始并不是很成功，不能實現(xiàn)計數(shù)功能，但在請教同學、小組討論和經(jīng)過多次檢修后，終于實現(xiàn)了課程設計任務的全部功能。本次課程設計汽車尾燈讓學生能更加深入的了解許多芯片的接法以及功能表，設計了脈沖電路，譯碼控制電路，三進制計數(shù)器，開關(guān)控制發(fā)光二極管等，將各個部分組成起來設計成為汽車尾燈控制電路。參考文獻1劉勇著數(shù)字電路電子工業(yè)出版社 2屠其非 LED用于汽車尾燈的展望 光源與照明 2001 3張慶雙主編實用電子電路200例機械工業(yè)出版社 2005年版 4陳光夢主編數(shù)字電子學基礎(chǔ)復旦大學出版社 2