汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)

1、汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)1 技術(shù)指標(biāo)用六個(gè)發(fā)光二極管模擬車尾部左右兩側(cè)的三個(gè)尾燈，用開關(guān)K1，K0模擬轉(zhuǎn)向信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)和剎車信號(hào)。對(duì)尾燈的控制要求是：開關(guān)控制 汽車運(yùn)行狀態(tài) 右轉(zhuǎn)尾燈 左轉(zhuǎn)尾燈K1 K0 D1D2D3 D4D5D60 0 正常運(yùn)行 燈滅 燈滅0 1 右轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D1D2D3順序循環(huán)點(diǎn)亮1 0 左轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D6D5D4順序循環(huán)點(diǎn)亮1 1 臨時(shí)剎車 所有的尾燈隨時(shí)鐘CP同時(shí)閃爍2 設(shè)計(jì)方案及比較2.1 方案一2.1.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)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

2、和溫度的影響很小。所以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾，555定時(shí)器引腳圖如圖1所示。圖1 555定時(shí)器引腳圖2.1.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一個(gè)輸入端相連接，有總體邏輯功能可知，G和F與開關(guān)控制變量，K1、K0以及時(shí)間脈沖CP之間的關(guān)系如下：（1）0 0 汽車正常行駛（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅）（2）0 1 汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門

3、輸出取決于譯碼器輸出，右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）（3）1 0 汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時(shí)譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門輸出取決于譯碼器輸出，左側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮）（4）1 1汽車臨時(shí)剎車（此時(shí)譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，時(shí)鐘脈沖CP通過顯示驅(qū)動(dòng)電路中的與非門作用到反相器的輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時(shí)鐘脈沖CP的作用下同時(shí)閃爍） 三進(jìn)制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)由J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；由于電路只需采用一片雙J-K觸發(fā)器74LS76芯片即可，因此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，74LS76芯片引腳圖如2圖所示。圖2 74

4、LS76引腳圖 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個(gè)與非門和6個(gè)反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=1、K1=0時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=1、K1=1時(shí)，對(duì)于

5、計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時(shí)，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時(shí)，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示，74LS138譯碼器引腳圖如圖3所示。圖3 74LS138譯碼器引腳圖 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)電阻組成，圖中，當(dāng)6個(gè)反相器的輸出為低電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)光管被點(diǎn)亮。2.2 方案二 秒脈沖電路的設(shè)

6、計(jì)由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。 開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一個(gè)輸入端相連接。2.2.3 三進(jìn)制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；兩個(gè)D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實(shí)現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來(lái)實(shí)現(xiàn)此電路。此電路結(jié)構(gòu)上有點(diǎn)復(fù)雜，而且需要三個(gè)芯片（至少兩

7、個(gè)），成本較高，74LS74芯片引腳圖如圖4所示。圖4 74LS74芯片引腳圖 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個(gè)與非門和6個(gè)反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=1、K1=0時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3

8、依次順序點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=1、K1=1時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時(shí)，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時(shí)，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)電阻組成，圖中，當(dāng)6個(gè)反相器的輸出為低電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)光管被點(diǎn)亮。2.3 方案三 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)石英

9、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(wú)關(guān)。所以此電路能得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點(diǎn)就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶寬，不能用于寬帶濾波。 開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能控制信號(hào)為G和F，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，F(xiàn)與顯示驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一個(gè)輸入端相連接。 三進(jìn)制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器電路的設(shè)計(jì)由D觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；兩個(gè)D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實(shí)現(xiàn)，以及74LS00與非門和74LS04非門來(lái)實(shí)現(xiàn)此電路。此電路結(jié)構(gòu)上有點(diǎn)復(fù)雜，而且需要三個(gè)芯片（至少兩個(gè)），成本較高。 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

10、譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，提供6個(gè)尾燈控制信號(hào)，當(dāng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。因此，譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路可用74LS138(其功能表如表3.3所示)、6個(gè)與非門和6個(gè)反相器構(gòu)成。圖中，譯碼器74LS138的輸入端C、B、A分別接K1、Q1、Q0。當(dāng)圖中G=F=1、K1=0時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯碼器輸出依次為0，使得與指示燈D1、D2、D3對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D1、D2、D3依次順序點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=F=1、K1=1時(shí)，對(duì)于計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0為00、01、10，譯

11、碼器輸出依次為0，使得與指示燈D4、D5、D6對(duì)應(yīng)的反相器輸出依次為低電平，從而使指示燈D4、D5、D6依次順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=1時(shí)，譯碼器輸出為全1，使所有指示燈對(duì)應(yīng)的反相器輸出全部為高電平，指示燈全部熄滅；當(dāng)圖中G=0，F(xiàn)=cp時(shí)，所有指示燈隨cp的頻率閃爍。實(shí)現(xiàn)了4種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示。 尾燈狀態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)電阻組成，圖中，當(dāng)6個(gè)反相器的輸出為低電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)光管被點(diǎn)亮。2.4 方案比較 以上三種方案基本上大同小異，只是在秒脈沖電路的設(shè)計(jì)和三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié)不同：1、方案一和方案二利用555定時(shí)器構(gòu)

12、成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)秒脈沖，555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動(dòng)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾；而方案三用的是石英晶體振蕩器，它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(wú)關(guān)。雖然此電路能得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，但是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶寬，不能用于寬帶濾波。2、方案一利用雙J-K觸發(fā)器74LS76芯片構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；而方案二和方案三用D觸發(fā)器構(gòu)成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩個(gè)D觸發(fā)器可由一片雙D觸發(fā)器74LS74芯片實(shí)現(xiàn)，以及74L

13、S00與非門和74LS04非門來(lái)實(shí)現(xiàn)此電路，此電路結(jié)構(gòu)上有點(diǎn)復(fù)雜，而且需要三個(gè)芯片（至少兩個(gè)），成本較高。綜合考慮上述三種方案，無(wú)論是從成本還是可行性，方案以最優(yōu)，方案而次之，方案三最差。3 實(shí)現(xiàn)方案首先，通過555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號(hào)。    其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號(hào)，此信號(hào)提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。    最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過6個(gè)與非門，6個(gè)非門以及74

14、10提供的高低電位信號(hào)，將原始信號(hào)分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能?？傠娐穲D如圖5所示：圖5 工作原理圖3.1 參數(shù)計(jì)算與器件選擇    （1）電阻：由于f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz ，所以選取R1=28.86K，R2=57.72K，R3=300，R4= 7K，C1=C2=100F，其他電阻可選為100即可。   （2）電容：如上所述，電容均選100F/25V。 3.2元器件器腳圖 其它用到得個(gè)元器件引腳圖如圖4所示： 圖6 元器件引腳圖4 調(diào)試過程及結(jié)論

15、 將設(shè)計(jì)好的控制電路分別接好電源和地線，然后接上函數(shù)發(fā)生器的脈沖信號(hào)，先將開關(guān)K1、K0分別接低電平0、0，發(fā)現(xiàn)顯示燈全滅，表示汽車正常行駛；再將開關(guān)K1、K0分別接低電平0和高電平1，發(fā)現(xiàn)右側(cè)尾燈D1、D2、D3在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮，表示汽車右轉(zhuǎn)彎行駛；然后將開關(guān)K1、K0分別接高電平1和低電平0，發(fā)現(xiàn)左側(cè)尾燈D4、D5、D6在譯碼器輸出作用下順序循環(huán)點(diǎn)亮，表示汽車左轉(zhuǎn)彎行駛；左后將開關(guān)K1、K0分別接高電平1、1，發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)的指示燈在時(shí)鐘脈沖CP的作用下同時(shí)閃爍，表示汽車臨時(shí)剎車。在調(diào)試的過程中前面三種情況相當(dāng)順利，很快就完成了，最后模擬臨時(shí)剎車的時(shí)候，開始發(fā)現(xiàn)6個(gè)指示燈全亮，

16、并沒有出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，經(jīng)檢查才知是函數(shù)發(fā)生器脈沖信號(hào)的頻率太高，將其調(diào)節(jié)到合適的頻率后，終于出現(xiàn)了期待已久的左右兩側(cè)的指示燈同時(shí)閃爍。5 心得體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)可以說是相當(dāng)成功的，雖然是第一次接觸這個(gè)東西，但是基于以前做過數(shù)電實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)也就變得不是那么的困難了。但是，它又不是單純的和想數(shù)電實(shí)驗(yàn)一樣，認(rèn)真聽完老師所講的內(nèi)容，拿著電路圖接好實(shí)驗(yàn)電路，完成電路各個(gè)部分的邏輯功能就可以了，它對(duì)我們的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于數(shù)電實(shí)驗(yàn)所能達(dá)到的高度。我們不僅要全面了解所選的設(shè)計(jì)題目，還要在網(wǎng)上充分查閱資料，再結(jié)合我們以前所學(xué)過的數(shù)電知識(shí)，自己擬定實(shí)驗(yàn)方案和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路。連接電路我是和同學(xué)一起做的，雖然我們這個(gè)電路

17、的連接比較困難，但是經(jīng)過一上午的辛苦奮斗，終于光榮的完成了實(shí)驗(yàn)所需要的實(shí)現(xiàn)電路，在宿舍調(diào)式電路也比較順利，很快就完成了，出現(xiàn)了期待中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是去老師那里調(diào)試的時(shí)候，由于脈沖信號(hào)的頻率沒有控制好，剎車的時(shí)候沒有出現(xiàn)閃爍，而是一直燈亮，調(diào)整頻率后就很快更正過來(lái)了，整個(gè)過程還是非常順利比較成功的。經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，我更加體會(huì)到了數(shù)電在日常生活中的廣泛應(yīng)用，正是由于它的邏輯簡(jiǎn)單而被廣泛應(yīng)用于生活的許多方面，為我們的生活提供了很多便利。同時(shí)，也意識(shí)到了同學(xué)之間的互助是多么的重要，由于沒有很認(rèn)真地去閱讀課程設(shè)計(jì)說明書撰寫規(guī)范和有些作圖軟件不會(huì)使用，導(dǎo)致在寫課程設(shè)計(jì)說明書的時(shí)候，遇到了不少的麻煩，多虧了同學(xué)們的熱心幫助，才使我能夠比較順利地完成這項(xiàng)工作。最后，認(rèn)真謹(jǐn)慎精益求精的態(tài)度對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)者來(lái)說也是必備的優(yōu)秀品質(zhì)，只有這樣才會(huì)做出令人滿意的成績(jī)來(lái)。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我真的學(xué)到了很多很多的東西。這次課程設(shè)計(jì)的成功得益于自己的耐心和決心，也離不開老師和周圍同學(xué)的幫忙。特別感謝指導(dǎo)老師的悉心指點(diǎn)，感謝在我設(shè)計(jì)和制作過程給予我很多幫助的給位同學(xué)。6 參考文獻(xiàn)1.屠其非.LED用于汽車尾燈的展望.光源與照明,2001（01）2.梁恩主