汽車尾燈控制電路的研發(fā)設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)1 技術(shù)指標(biāo)用六個發(fā)光二極管模擬車尾部左右兩側(cè)的三個尾燈，用開關(guān) K1 ，K0 模擬轉(zhuǎn)向信號 運(yùn)行信號和剎車信號。對尾燈的控制要求是： 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 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。1 1 臨時剎車 所有的尾燈隨時鐘 CP同時閃爍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定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。 由于 555 定

2、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， 555 定時器引腳圖如 圖 1 所示。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。圖 1 555 定時器引腳圖武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書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)動電路的使能控制信號為 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)動電路中與非門的一個輸入端相連接，有總體邏輯功能可知， G 和 F 與開關(guān)控制變量， K1、K0 以及時間脈沖 CP 之間的關(guān)系

3、如下： 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。 （ 1）0 0 汽車正常行駛（此時譯碼器不工作，譯碼器輸出全部為高，顯示驅(qū)動電路中的 與非門輸出均為低，反相器輸出均為高，尾燈全部熄滅） 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。（ 2）0 1 汽車右轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門 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） 彈貿(mào)攝 爾霽斃攬磚鹵廡。（ 3）1 0 汽車左轉(zhuǎn)彎行駛（此時譯碼器在計(jì)數(shù)器控制下工作，顯示驅(qū)動電路中的與非門 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） 謀蕎摶 篋飆鐸懟類蔣薔。（4）1 1 汽車臨

4、時剎車（此時譯碼器不工作， 譯碼器輸出全部為高， 時鐘脈沖 CP 通過顯 示驅(qū)動電路中的與非門作用到反相器的輸出端，使左右兩側(cè)的指示燈在時鐘脈沖 CP 的作 用下同時閃爍） 廈礴懇蹣駢時盡繼價(jià)騷。2.1.3 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)簡單，成本低， 74LS76 芯片引腳圖如 2 圖所示。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。圖 2 74LS76 引腳圖武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書2.1.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀

5、態(tài)的作用下， 提供 6 個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。 因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用 74LS138（ 其功能表如表 3.3 所示 ）、6 個與非門和 6 個反 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，對于計(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，對于計(jì)數(shù)器狀態(tài) Q1Q0 為 0

6、0、01、10，譯 碼器輸出依次為 0，使得與指示燈 D4、D5、 D6 對應(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=1 時，譯碼器輸 出為全 1，使所有指示燈對應(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=cp 時，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。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。圖 3 74LS138 譯碼器引腳圖2.1.5 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 個發(fā)光二極管和 6 個電阻組成，圖中，當(dāng) 6

7、個反相器的輸出 為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級光管被點(diǎn)亮。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書2.2 方案二2.2.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)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。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。2.2.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為 G 和 F，G 與譯碼器 74LS138的使能輸入 端 G1 相連接， F 與顯示驅(qū)動電路中與非門的

8、一個輸入端相連接。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。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 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，而且需要三個芯片（至少兩個） ，成本較高， 74LS74 芯片引腳圖如圖 4 所示。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。圖 4 74LS74 芯片引腳圖2.2.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：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 個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮武漢理工大

9、學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用 74LS138（ 其功能表如表 3.3 所示 ）、6 個與非門和 6 個反 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，對于計(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，對于計(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、D

10、5、 D6 對應(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=1 時，譯碼器輸 出為全 1，使所有指示燈對應(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=cp 時，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 。 擁締鳳襪 備訊顎輪爛薔。2.2.5 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 個發(fā)光二極管和 6 個電阻組成，圖中，當(dāng) 6 個反相器的輸出 為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級光管被點(diǎn)亮。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。2.3 方案三2.3.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)石英晶體振蕩器；此電

11、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。 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2.3.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)譯碼器與顯示驅(qū)動電路的使能控制信號為 G 和 F，G 與譯碼器 74LS138 的使能輸入端 G1 相連接， F 與顯示驅(qū)動電路中與非門的一個輸入端相連接。 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書2.3.3 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 D 觸發(fā)器可由一片雙 D 觸發(fā)器 74LS74芯片實(shí)

12、現(xiàn)，以及 74LS00 與非門和 74LS04 非門來實(shí)現(xiàn)此電路。此電路結(jié)構(gòu)上有點(diǎn)復(fù)雜，而且需要三個芯片（至少兩個） ，成本較高。 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。2.3.4 譯碼與顯示驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是：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 個尾燈控制信號，當(dāng)譯碼驅(qū)動電路輸出的控制信號為低電平時，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮。 因此，譯碼與顯示驅(qū)動電路可用 74LS138（ 其功能表如表 3.3 所示 ）、6 個與非門和 6 個反 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，對于計(jì)數(shù)器狀態(tài) Q

13、1Q0 為 00 、01、 10，譯碼器輸出依次為 0，使得與指示燈 D1、D2、D3 對應(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，對于計(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=1 時，譯碼器輸 出為全 1，使所有指示燈對應(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=cp 時，所有指示燈隨 cp 的頻率閃爍。

14、實(shí)現(xiàn)了 4 種不同模式下的尾燈狀態(tài)顯示 。 綾鏑鯛駕 櫬鶘蹤韋轔糴。2.3.5 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 個發(fā)光二極管和 6 個電阻組成，圖中，當(dāng) 6 個反相器的輸出 為低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級光管被點(diǎn)亮。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。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)兩個環(huán)節(jié)不同： 1、方案一和方案二利用 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)秒脈沖， 555武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書定時器內(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

15、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；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 的值無關(guān)。雖然此電路能得到頻率穩(wěn)定性極高的 貓 蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。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 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

16、芯片 （至少兩個），成本較高。綜合考慮上述三種方案，無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。 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。3 實(shí)現(xiàn)方案首先，通過 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為 1Hz 的脈沖信號，該脈沖信號用于提VCCVCC5V12VVs 1555_VTimerVCCRST OUTDISTHRTRICONGND1574LS76N 2 U1AVCC974LS76N 2 U2A1PR41Q 151J141K1Q11201 1CLK161CLR3G1G2AG2B1PR1K 1Q1CLRTUALU31CLK74LS138D8100|?U4AVCC74LS86D1374LS0

17、0DU10A74LS04DU16A74LS00D 74LS04DU12A U18ALED3 R6645U5A74LS10D1235VU7A74LS04DU14A74LS00DU8AU13A LED1 R41312ABY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y77k|? Key = A U6AVCC5V VCCR3 J1300| ? Key = AR1074LS04DU9AU15A1774LS04D106 74LS00D74LS00D 74LS04DU11A U17A LED5 R8 100|?100|?LED6 R974LS00D 74LS04D 100|?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

18、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(jìn)制計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生 00、 01、10 的循環(huán)信號，此信號提武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書供左轉(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， 6個非門以及 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(shí)現(xiàn)所需功能?？傠娐穲D如圖 5 所示： 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。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=28.86 K，R2=57.72 K， R

19、3=300 ，R4= 7 K，C1=C2=100F，其他電阻可選為 100 即可。（2）電容：如上所述，電容均選 100 F/25V。3.2 元器件器腳圖 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。其它用到得個元器件引腳圖如圖 4 所示：圖 6 元器件引腳圖武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書4 調(diào)試過程及結(jié)論將設(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， 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

20、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)的指示燈在時鐘脈沖 CP 的作用下同時閃爍， 表示汽車臨時剎車。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 時剎車的時候，開始發(fā)現(xiàn) 6 個指示燈全亮，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 指示燈同時閃爍。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。5 心得體會這次課程設(shè)計(jì)可以說是相當(dāng)成功的， 雖然是第一次接觸這個東西，

21、 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，完成電路各個部分的邏輯功能 就可以了，它對我們的要求遠(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，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，雖然我們這個電路的連接比較困 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)試的時候， 由于脈沖信號的頻率沒有控制好，剎車的時候沒有出現(xiàn)閃爍，而是一直燈亮，調(diào)整頻率后 就很快更正過來了，整個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