汽車車燈控制電路

1、0SnTtuI斗£出電氣工程及其自動化闖Im- 話坦話遂蠱20專業(yè):學號:吳昌東指導教師：日期：2016年7月1日汽車車燈控制電路摘 要:本方案設(shè)計了一個"汽車車燈控制電路"。"汽車車燈控制電路"作為電子技術(shù) 基礎(chǔ)課程的一個實踐,采用74LS138譯碼器控制輸出實現(xiàn)對六盞指示燈的控制,并配 合74LS76JK觸發(fā)器實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)器控制,即可輕易實現(xiàn)汽車正常運行和剎車的 情況模擬。為實現(xiàn)汽車左右轉(zhuǎn)彎時車燈循環(huán)閃爍的功能,需要配合74LS138譯碼器的 另一輸入S1即可實現(xiàn)。定時脈沖源部分由555定時器組成的多諧振蕩器電路實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：汽車；指

2、示燈,74LS138 f 555定時器Abstract: The design of this project is a " Automobile lamp control circuit", as a basic course of electronic tech no logy practice In order to realize the control of the six pilot lampf automobile lamp control circuit uses the 74LS138 decoder to control the output, and

3、with the 74LS76JK trigger to achieve three decimal cycle counter control, so that can easily achieve simulation of normal operation of the car and brake .In order to realize the function of cycle flashing of the lamp when the vehicle turns around f needs to cooperate with the another input SI of the

4、 74LS138 decoder The timing pulse source is realized by the circuit of multivibrator circuit composed of 555 timer.Keyword: Automobile , pilot lamp r 74LS138 , 555 timer1.1設(shè)計背景1.2設(shè)計目標L1.3設(shè)計概述1.4設(shè)計計劃42 方案設(shè)計與選擇22.1方案比較22.1.1 方案一22.1.2方案二22.2方案論證2.3方案選擇3 總體設(shè)計方案43.1設(shè)計思路43.2電路設(shè)計原理54 單元模塊設(shè)計64.1時鐘信號源64.2開關(guān)

5、控制電路84.3譯碼及顯示驅(qū)動電路-94.4三進制循環(huán)控制電路105 軟件設(shè)計125.1軟件背景L25.2設(shè)計概述426 系統(tǒng)調(diào)試7 系統(tǒng)功能及指數(shù)參數(shù)148仿真結(jié)果159.實驗總結(jié)與體會1710.8-1811參考文獻1912.附錄20前言1.1設(shè)itW景汽車現(xiàn)今已是非常普遍的交通工具，作已大量進入人們的生活，隨看電子技術(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.汽車車燈控制系統(tǒng)給 大家?guī)砹朔奖恪?2設(shè)計目標汽車車燈控制電路是很常用的工作電路，在日常的生活中都有很廣泛的應(yīng)用。汽車 行駛時會出現(xiàn)

6、正常行駛,左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急剎車四種情況。針對這四種情況可以設(shè) 計出汽車尾燈的控制電路來表示看四種狀態(tài)。13設(shè)計概述這次課程設(shè)計利用74138譯碼器對輸入的信號進行譯碼，從而得到一個低電平輸 出,由這個低電平控制對應(yīng)發(fā)光二極管狀態(tài)，當555定時器輸出為高電平時就點亮不同 的車燈，從而控制車燈按要求點亮。1.4設(shè)計計劃1、提出并選擇設(shè)計方案；2、原理電路設(shè)計與繪制；3、實現(xiàn)電路的仿真調(diào)試;4、按照學院要求撰寫課程設(shè)計說明書；5、按時完成設(shè)計并提交相關(guān)設(shè)計資料。2. 方案設(shè)計與選擇通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術(shù)方案 來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的

7、組成框圖和實現(xiàn)原理分別進行說明，并 分析比較它們的特點,然后闡述我最終選擇方案的原因。2.1方案比較2.1.1方案一方案一原理框圖如圖2-1所示。圖2J方案一的原理框圖由AT89S52單片機為核匕、展開的汽車車燈控制電路的設(shè)計方法，用發(fā)光二極管模 擬汽車車燈,按鍵開關(guān)作為轉(zhuǎn)彎等控制信號。2.1.2方案二方案二原理框圖如圖2-2所示。圖2-2方案二的原理框圖555定時器提供單位脈沖，控制三進制計數(shù)器，實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)，從而控制 74138譯碼器譯碼,從而得到一個彳氐電平輸出,用發(fā)光二極管模擬,從而控制車燈按照 要求點鳧。2.2方案論證方案一雖然直接使用單片機來實現(xiàn)汽車車燈控制，但需要運用C語言

8、編程知識，管腳太復雜，方案二直接使用計數(shù)器控制電路循環(huán)，S1與SO與譯碼器配合控制輸出。2.3方案選擇比較兩個方案,我們發(fā)現(xiàn)方案一需要運用單片機及C語言知識,過程復雜,而方案 二結(jié)構(gòu)清晰，易于實現(xiàn)，電路簡單明了，所以這里選擇方案二。3. 總體設(shè)計方案本節(jié)主要介紹了對課題與選擇方案進一步設(shè)計,根據(jù)所選課程設(shè)計題目,列出實際 的汽車運行狀態(tài)表，再結(jié)合方案二,選擇合適的元器件，得出需要的真值表與電路原理 框圖。3. 1設(shè)計思踣由于汽車車燈有四種不同的狀態(tài)，可用2個開關(guān)變量進行控制,假定用開關(guān)S1和SO進行控制,可以列出車燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系表。表3-1車燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)關(guān)系表開控關(guān)

9、制運行狀態(tài)左側(cè)尾燈右側(cè)尾燈S1soDI D2 D3D4 D5 D600正常行駛燈滅燈滅01右轉(zhuǎn)燈滅D6-D5-D410左轉(zhuǎn)Dl-D2fD3燈滅11臨時剎車閃爍閃爍汽車車燈控制電路包含譯碼電路和顯示驅(qū)動電路。其顯示驅(qū)動電路由6個LED發(fā) 光二極管和6個與門(74LS08)組成,譯碼電路由38線譯碼器(74LS138 )構(gòu)成。3 8線譯碼器的三個輸入端A、B、C分別接三進制計數(shù)器的輸出端QO、Q1和轉(zhuǎn)向控 制開關(guān)Slo在汽車左、右轉(zhuǎn)彎行駛時，三進制計數(shù)的輸出控制譯碼電路順序輸出低電 平,按照要求順序循環(huán)點亮三個指示燈。三進制計數(shù)器的狀態(tài)用對應(yīng)的JK觸發(fā)器輸出QI、Q0表示,可得出在每種運行狀 態(tài)下

10、，各指示燈與各給定條件的關(guān)系,即汽車車燈控制邏輯功能表如表3-2所示。（1 表示熄滅,0表示點亮）表3-2汽車車燈控制邏輯功能表開關(guān)控制運行狀態(tài)計數(shù)器狀態(tài)左側(cè)尾燈右側(cè)尾燈S1soQiQ0DI D2 D3D4 D5 D600正常行駛XX1111110011111010右轉(zhuǎn)0111110 1101110 11000 1111101左轉(zhuǎn)0110 11111011011111臨時剎車11CPCPCPCPCPCP3.2電路設(shè)計原理圖3J 汽車車燈控制電路設(shè)計總體框圖4. 單元模塊設(shè)計4.1時鐘信號源4.1.1 555定時器時鐘信號源由555定時器構(gòu)成,555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的，應(yīng)用 較為

11、廣泛的中規(guī)模集成器件，該電路使用靈活,方便,只需外接少量的阻容元件就可以 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器以及施密特觸發(fā)器。這里用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器作為 時鐘脈沖信號產(chǎn)生電路，555定時器部由3個阻值為5 kQ的電阻組成的分壓器，兩個電 壓比較器C1和C2 ,觸發(fā)器,放電管BJT T以及緩沖器G構(gòu)成。表4-1555走時器功能表輸入輸出閥值輸入Vil觸發(fā)輸入Vi2復位RD輸出Vo放電管TXX00導通<-Vcc3vVcc310截止> -Vcc3>i/cc311導通<-Vcc3>Vcc31不變不變由555定時器可以看出復位端RD為零時無論其他管腳怎樣，輸出Vo都為零，在

12、 RD二1且第五管腳不加電壓的條件下如果Vii< ?Vcc和Vi2<lvcc時輸出為0且此時T33導通如果Vii>|_Vcc和Vi2>*Vcc時輸出為1且此時T截止，如果Vii<|vcc和 Vi2>lvcc時輸出保持不變而BJTT也不變。4.1.2 555定時器構(gòu)成時鐘信號源如圖4-2為時鐘信號電路，該電路接通電源后電容C1被充電，它兩端的電壓Vc上升，當Vc上升到-Vcc時RS觸發(fā)器被復位同時BJT T導通,此時Vo為低電平, 3電容C1通過R1和T放電使Vc下降，當Vc下降到Vcc時，觸發(fā)器被置位,Vo翻TpL = R2>Cbln2 = 0.7&l

13、t; R2-C1轉(zhuǎn)為高電平，電容C1放電所需時間為:(4-1)放電時間結(jié)束時,T截止Vcc將通過Ri向電容進行充電，Vc由* Vcc上升到' Vcc3所需時間為:Tph = (R1 +R2)C 1 ln2 = 0.7*(R 1 +R2)*C 1(牛？)2當Vc上升到彳Vcc時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復始，于是，在電路的輸出端就可以得到一個周期性的矩形波，就是我們所需要的時鐘脈沖波,電路工作波形如 圖4-1 z其振蕩頻率為:1.43(4-3)Tpl+Tph ( R1 + 2 R2) Cl圖44多諧振蕩器工作波形圖圖42時鐘信號源電路4.2開關(guān)控制電路此部分由開關(guān)S1與SO控制譯碼及

14、顯示驅(qū)動電路的工作模式(0表示開關(guān)閉合,G1為轉(zhuǎn)向信號1開關(guān)控制電路如圖4-3所示:圖4-3開關(guān)控制電路L當S1=O,SO=O時，汽車處于正常行駛狀態(tài)，此時G1二0 , G2二1 ;2. 當S1=1,SO=O時，汽車處于右轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時Gl=l, G2=l;3. 當S1=O,SO=1時，汽車處于左轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時G G2=l ;4當S1=1,SO=1時，汽車處于臨時剎車狀態(tài)，此時G1二0 , G2=lo4.3譯碼及顯示驅(qū)動電路4.3.1顯示驅(qū)動電路顯示驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管，電阻值為100Q電阻和兩輸入與門(74LS08)構(gòu)成,當74LS08輸出為低電平時，發(fā)光二極管點亮。4.3.2 3-8線譯碼

15、器（74LS138 ）譯碼器是一種具有"翻譯"功能的邏輯電路,這種電路能將輸入二進制代碼的各 種狀態(tài),按照其原意翻譯成對應(yīng)的輸出信號。有一些譯碼器設(shè)有一個和多個使能控制輸 入端,又成為片選端,用來控制允許譯碼或禁止譯碼。如圖4-4譯碼器（74LS138 ）元件圖所示，74138是一種3線一8線譯碼器,三個 輸入端CBA共有8種狀態(tài)組合（000111 ）,可譯出8個輸出信號YOY7。這種譯碼器 設(shè)有三個使能輸入端，當E2與E3均為0 ,且E1為1時,譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電 平。當譯碼器被禁止時，輸出高電平。U9E1E2E3YOY1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Bi圖4-4譯碼

16、器（74LS138 ）元件管腳圖4.3.2 3-8線譯碼器構(gòu)成譯碼電路譯碼電路由3-8線譯碼器（74LS138 ）構(gòu)成。3-8線譯碼器的輸入端A,B,C分別接對 應(yīng)JK觸發(fā)器輸出QO,Q1 ,和開關(guān)控制電路的輸出S1。當S1二0 , S0二1,轉(zhuǎn)向使能信號 G1二S0二1 ,計數(shù)器的狀態(tài)為00,01 , 10時，74LS138對應(yīng)的輸出端YO, Yl, Y2依次為 "0”有效（Y4, Y5, Y6信號為 T 無效）,即與門的輸出端也依次為"0"有效，故指示 燈Dl-D2f D3按順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)向。若上述條件不變，而SI" , SO二0 ,則 74

17、LS138對應(yīng)的輸出端Y4、Y5、Y6依次為"0"有效（Yl, Y2, Y3信號為 T 無效），即 與門的輸出端依次為"0"有效,故指示燈。6-5_。4按順序點亮,示意汽車右轉(zhuǎn)向。 當S1二0, S0二0時，G1二0/74LS138的輸出端全為T"，指示燈全滅燈；當Sl=l , SO二1 ,此時Gl=0,G2=CP ,指示燈隨CP的頻率閃爍。譯碼及顯示驅(qū)動電路如圖4-5所示：圖4-5譯碼及顯示驅(qū)動電路4.4三進制循環(huán)控制電路實現(xiàn)三進制循環(huán)控制電路，應(yīng)采用2個JK觸發(fā)器組成的計數(shù)器。由兩片74LS76 芯片來實現(xiàn)此功能，根據(jù)設(shè)計要求，可以計算出激

18、勵方程式中的J ,K輸入端，并且已 知JK觸發(fā)器的激勵方程式,最后可列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表,即可實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)。 根據(jù)設(shè)計要求（表示非）：JO=Qln, ,K0=l ;Jl=Q0n,Kl=lo已知JK觸發(fā)器激勵方程式：Q(n+l)=JQn, +K' Qn得出計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表如表4-2 :表4-2計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表QinQOnQl(n+1)QO(n+l)0001011010001100得三進制循環(huán)控制電路如圖4-6 :圖4-6三逬制循環(huán)控制電路5軟件設(shè)計5.1軟件背景Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDAprotuesT具軟件。它 不僅具有其它EDA

19、工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的 仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國推廣剛起步,但已受到單片機爰好者、從事 單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著 名的EDA工具,從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB 設(shè)計,真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051. HC11. PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33x AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增 加C

20、ortex和DSP系列處理器,并持續(xù)増加其他系列處理器模型。在編譯方面,它也支持 IAR、Keil和MATLAB等多種編譯。5.2設(shè)計概謎此設(shè)計中由于控制電路由時鐘信號源”開關(guān)控制電路,譯碼及顯示驅(qū)動電路,三進 制循環(huán)控制電路組成,所以在實現(xiàn)電路時使用proteus軟件進行仿真，仿真時記得檢查 元器件參數(shù)是否合適，能否真實的模擬汽車在各種行駛狀態(tài)下車燈情況。時鐘信號源由555多諧振蕩器組成,用于產(chǎn)生單位脈沖,開關(guān)控制電路由SI, SO輸 出來模擬汽車行駛狀態(tài),三迸制計數(shù)器對脈沖信號進行加工便于譯碼，譯碼及顯示驅(qū)動 電路模擬車燈狀態(tài)。6系統(tǒng)調(diào)試汽車車燈控制電路用proteus畫出原理圖進行仿真時

21、,信號時鐘源如圖4-2 ,開始 時汽車轉(zhuǎn)向和臨時剎車時車燈變化速度太快,并且點亮與熄滅持續(xù)時間相差很大，原因 就是圖4-1所示的多諧振蕩器工作波形的Tpl與Tph數(shù)值太小并且差距很大，為了不讓 時鐘信號源振蕩頻率太大，便于實際觀察，所以我們這里使用Rl=10kQ , R2 = 510kQ , Cl=2uF ,使其脈沖周期大于Is ,并且誤差在允許圍,這樣就能清楚的觀察車燈變化。在顯示電路中，根據(jù)實際需求，車燈亮度需合適，太暗不方便觀察,太亮容易燒壞發(fā)光二極管，所以在譯碼及顯示驅(qū)動電路中使用R=100Q ,限制通過車燈的電流。7系統(tǒng)功能及指數(shù)參數(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，根據(jù)汽車實際行駛狀態(tài)選擇控制開關(guān)S

22、i,SO,與三進制計數(shù)器輸出 配合,進而控制譯碼器輸出低電平來控制發(fā)光二極管也就是車燈的亮和滅,當汽車正常 行駛，車燈熄滅，汽車轉(zhuǎn)向時車燈根據(jù)轉(zhuǎn)向方向循環(huán)點亮，臨時剎車時車燈閃爍。由時 鐘信號源周期公式Tw二O.7(R1+2R2)C1可得到丁w約為1.4s實際電路周期約為1.44s , 所以當汽車轉(zhuǎn)向時，車燈以t二Tw的周期循環(huán)點亮，臨時剎車狀態(tài)時,發(fā)光二極管0.7s 點亮,0.7s熄滅,誤差在0.01s左右。實現(xiàn)設(shè)計功能的關(guān)鍵在于時鐘信號源產(chǎn)生高電平的脈沖寬度和低電平的脈沖寬度 相同的矩形波，也就是Tpl=Tph >0.5s,Tw>1s的時鐘脈沖,所以就要計算好該電路的電 阻及電

23、容的參數(shù)設(shè)定。時鐘信號源是由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路實現(xiàn)，電阻R1的阻值設(shè)為10kQ , 電阻R2的阻值設(shè)為510kQ ,電容C1的值設(shè)為2pF ,這樣該電路產(chǎn)生的時鐘信號低電 平時的脈沖寬度和高電平時的脈沖寬度按式4-1和式4-2計算可知：Tpl=Tph=0.7s,理 論上就相差0.01s ,不過0.01s的誤差對于該系統(tǒng)來說是允許的。8 仿真結(jié)果1汽車正常行駛時，S1=O,SO二0 ,左右兩側(cè)的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；:B50R5itcA3110圖8-1正常行駛狀態(tài)電路圖2.汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時,S1=1,SO=O ,右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮,左側(cè)的指示 燈熄滅；ROF*uo.c5

24、133dR1SOilkR6 03U2：A ?<L»»x4IU8Aa1S6切RIO圖8-2右轉(zhuǎn)狀態(tài)電路圖3.汽車左轉(zhuǎn)彎行駛時，S1二O,SO=1 ,左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮,右側(cè)的指示 燈熄滅；圖8-3左轉(zhuǎn)狀態(tài)電路圖4汽車臨時剎車時，S1JS0二1 ,所有指示燈同時處于閃爍狀態(tài)。圖8-4臨時剎車狀態(tài)電路圖9實驗總結(jié)與體會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(shè)計任務(wù)的全部功能。數(shù)字電子技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我

25、們進行數(shù) 字電子課程設(shè)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(shè)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(shè)計的基本方法，為以后的學習奠定基 礎(chǔ)。通過課程設(shè)計見面會與平時和同學的交流,基本完成了本次設(shè)計的設(shè)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(shè)計任務(wù),后看手建立設(shè)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(shè)計任務(wù)的全部功能。本次課程設(shè)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(shè)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(shè)計