汽車尾燈的設(shè)計與制作論文

1、摘要汽車在人們生活中已經(jīng)越來越普遍，而汽車尾燈作為汽車的一個重要組成部分，對行車安全起著至關(guān)重要的作用。作為課程設(shè)計的題目，既能貼近現(xiàn)實生活，也能提高我們將所學(xué)知識應(yīng)用于實際問題的能力，設(shè)計與制作汽車尾燈，更讓我們了解到所學(xué)理論知識的重要性，在以后的學(xué)習(xí)中努力。我們設(shè)計的汽車尾燈內(nèi)容為：正常行駛時指示燈全滅；右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈循環(huán)點亮；左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈循環(huán)點亮；臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。這一設(shè)計很有意義。關(guān)鍵詞： 提高能力 汽車尾燈 循環(huán)汽車尾燈的設(shè)計與制作1 總體設(shè)計思想根據(jù)要設(shè)計的內(nèi)容，電路大致分為五個部分：脈沖信號產(chǎn)生電路、三進(jìn)制計數(shù)電路、譯碼電路、開關(guān)控制電路、驅(qū)動

2、顯示電路。這五個部分間的關(guān)系為：2 邏輯功能圖2.1尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系表開關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左尾燈右尾燈S1 S2D1 D2 D3D4 D5 D60 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 1右轉(zhuǎn)彎燈滅按D4 D5 D6順序循環(huán)點亮1 0左轉(zhuǎn)彎按D3 D2 D1順序循環(huán)點亮燈滅1 1臨時剎車所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍由于汽車左轉(zhuǎn)彎時，三個燈循環(huán)點亮，所以用三進(jìn)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點亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件（S1、S2、CP、Q1、Q0）的關(guān)系，即邏輯功能表如表所示（表中0表示燈滅狀態(tài)，1表示燈亮狀態(tài)）。2.2設(shè)計總體框圖開關(guān)控制三進(jìn)制計數(shù)器六個指示燈

3、S1 S2Q1 Q0 D1D2D3 D4D5D60 0X X000 0000 10 00 11 0000 100000 010000 0011 00 00 11 0001 000010 000100 0001 1X XCPCPCP CPCPCP3 單元電路設(shè)計3.1時鐘脈沖發(fā)生器方案一：石英晶體振蕩器； 此電路的振蕩頻率僅取決于此應(yīng)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。但由于沒有與課程聯(lián)系很緊密，所以不采用此電路。方案二：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如下電路圖，可以產(chǎn)生矩形脈沖發(fā)

4、生器。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，它的振蕩頻率受電壓和溫度的影響很小。與課程聯(lián)系密切，所以采用此方案。再由于此電路對時鐘脈沖沒有嚴(yán)格的要求，故我把電阻、電容的值設(shè)定為比較合適并常見的值。電容充電過程的初始狀態(tài)為1/3Vcc，終止?fàn)顟B(tài)為2/3Vcc，穩(wěn)定狀態(tài)為Vcc，充電的時間常數(shù)為1=（R1+R2）C2。電容放電過程中，由于晶體管基本處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，兩端的電壓很低，因此供電電源對放電電路影響很小，放電時的初始狀態(tài)為2/3Vcc，終止?fàn)顟B(tài)為1/3Vcc，穩(wěn)定狀態(tài)為0，充電的時間常數(shù)為2=R2C2。根據(jù)這些條件，結(jié)合一階電路暫態(tài)過程的三要

5、素法，可以計算出充電過程所用的時間。 充電過程的方程式：2/3Vcc=Vcc+(1/3Vcc-Vcc)e(t1/(RC2)充電所用時間，即脈沖維持時間：t1=（R1+R2）C2ln2=0.7(R1+R2)C2放電過程的方程式: 1/3Vcc=0+(2/3Vcc-0)e(t2/(RC2)放電所用時間，即脈沖低電平時間：t2=R2C2ln2=0.7R2C2所以，脈沖周期時間為t=t1+t2=0.7(R1+R2)C2+0.7R2C2=0.7(R1+2R2)C2脈沖頻率為f=1/t=1/(0.7(R1+2R2)C2)=1.43/(R1+2R2)C2)2輸出脈沖信號根據(jù)以上分析可得f=1.43/(50*

6、103+2*50*103)*0.01*10-6)=953.3Hz 時鐘脈沖發(fā)生器3.2三進(jìn)制計數(shù)器方案一：74LS90芯片如圖1所示，INB接QA屬于十進(jìn)制計數(shù)接法，電路在時鐘脈沖的觸發(fā)下進(jìn)行十進(jìn)制加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到2的一瞬間，QB=1，R01=R02=1，電路進(jìn)行置0操作由此，電路構(gòu)成三進(jìn)制計數(shù)器。輸入脈沖信號圖1 74LS90芯片構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路方案二：74LS161芯片如圖2所示，使能端ENP、ENT接高電平使能，置數(shù)端LOAD接高電平置數(shù)無效，A、B、C、D端輸入信號無效，但為了避免懸空，所以都接地。電路在時鐘脈沖的觸發(fā)下進(jìn)行十進(jìn)制加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到3（因為譯碼器74LS138的Y3、

7、Y7懸空，所以四進(jìn)制計數(shù)對電路實際功能沒有影響）的一瞬間，QA=QB=1，通過一個與非門后使得清零端為0，清零（開始清零端為1，清零無效，電路正常計數(shù)）由此，電路構(gòu)成三進(jìn)制（實為四進(jìn)制計數(shù)器，在此處與三進(jìn)制計數(shù)器無異，所以為了方便，統(tǒng)稱為三進(jìn)制）計數(shù)器。輸入脈沖信號圖2 74LS161芯片構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路方案三：74LS192芯片如圖3所示，置數(shù)端LOAD接高電平置數(shù)無效，減計數(shù)脈沖觸發(fā)信號DOWN接高電平，加計數(shù)脈沖觸發(fā)信號UP接時鐘脈沖信號，A、B、C、D端輸入信號無效，但為了避免懸空，所以都接地。電路在時鐘脈沖的觸發(fā)下進(jìn)行十進(jìn)制加計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到3（與方案二類似，因為譯碼器74LS13

8、8的Y3、Y7懸空，所以四進(jìn)制計數(shù)對電路實際功能沒有影響）的一瞬間，QA=QB=1，通過一個與門后使得清零端為1，清零（開始清零端為0，清零無效，電路正常計數(shù)）由此，電路構(gòu)成三進(jìn)制（實為四進(jìn)制計數(shù)器，在此處與三進(jìn)制計數(shù)器無異，所以為了方便，統(tǒng)稱為三進(jìn)制）計數(shù)器。輸入脈沖信號圖3 74LS192芯片構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)電路通過對三種不同的芯片構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器的比較可以看出，74LS90芯片沒有用到邏輯門電路而74LS161、74LS192芯片實現(xiàn)三進(jìn)制計數(shù)都需要一個邏輯門與之配合使用，采用圖2會使電路增加一片74LS00芯片，同時驅(qū)動顯示電路需要使用6個與門，而一片74LS08含有4個與門，兩片7

9、4LS08中還有兩個與門沒有使用，采用圖3不會增加整個電路的芯片數(shù)量，161和192我選擇了192。3.3 譯碼電路 如圖所示，為3位二進(jìn)制138譯碼器，輸入的三位二進(jìn)制代碼共有8總狀態(tài)，譯碼器將每個輸入代碼對應(yīng)的一根輸出線上的高、低電平信號。其中Y3和Y7懸空 3.4顯示驅(qū)動電路如圖所示，當(dāng)發(fā)光二極管的A端為低電平時二極管才會亮。由于74LS138芯片Y0到Y(jié)7端為由左到右排列，當(dāng)S0=1表示汽車右轉(zhuǎn)彎，S1=1表示汽車左轉(zhuǎn)彎，S1控制74LS138芯片的高位輸入端，故S1=0同時S0=1時74LS138芯片的Y0到Y(jié)2端會輸出低電平，結(jié)果是Y0、Y1、Y2端連接的發(fā)光二極管（即LED燈）亮

10、，所以發(fā)光二極管的左右是顛倒的，但這對于實際應(yīng)用時不會有任何影響，只需要把發(fā)光二極管的左右位置調(diào)換過來就行了，而電路設(shè)計過程中為了元件擺放的方便與美觀，故采取圖所示的排列方式。顯示驅(qū)動電路當(dāng)汽車正常行駛時S1=0，S0=0，會導(dǎo)致A端為高電平，所有二極管都不會亮；當(dāng)汽車臨時剎車時，A端的信號即為時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號，所有的發(fā)光二極管都會在脈沖信號的低電平時間滅，在脈沖信號的高電平時間亮。3.5開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路如圖所示，74LS138和顯示電路的使能信號分別為G和A，根據(jù)總體邏輯功能分析及組合得G、A與給定條件(S1S0CP)的真值表，如表所示。由表經(jīng)過整理的邏輯表達(dá)式為G=S1

11、S0A= + S1S0 CP= 開關(guān)的邏輯功能表4 整體電路及其仿真整個電路的能源供應(yīng)由5V直流電源供應(yīng)，整個電路的脈沖信號由555定時器構(gòu)成的時鐘脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生， 脈沖信號分兩路，一路輸入到74LS192構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器，觸發(fā)計數(shù)器加計數(shù)工作，計數(shù)器產(chǎn)生的00、01、10（實際上還有11，但11信號不是我們想要的信號，而且產(chǎn)生對整個電路沒有任何影響）輸入到譯碼器的QA、QB端，配合開關(guān)S1控制的QC端產(chǎn)生000、001、010、100、101、110信號（實際上還有011、111，如上所述，忽略不考慮），在譯碼器使能端有效的情況下將對應(yīng)的輸出端譯碼為低電平。而譯碼器的使能端由信號S0S

12、1控制，S0、S1和CP信號共同控制驅(qū)動顯示電路。當(dāng)S1S0=00時，譯碼器使能端為0使能無效，輸出端全為高電平，而CP信號對驅(qū)動顯示電路的輸入無效，致使發(fā)光二極管陰極端全為高電平，發(fā)光二極管全部不亮，表明此時汽車處于正常行駛狀態(tài)；當(dāng)S1S0=01時，譯碼器的使能端為1使能，S1=0表明低位輸出端Y0、Y1、Y2會在輸入信號的作用下產(chǎn)生低電平，而CP信號對驅(qū)動顯示電路的輸入無效，此時在時鐘脈沖的觸發(fā)下，Y0、Y1、Y2會循環(huán)亮（但每次只會亮一個燈），表明此時汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；當(dāng)S1S0=10時，譯碼器的使能端為1使能，S1=1表明高位輸出端Y4、Y5、Y6會在輸入信號的作用下產(chǎn)生低電平，而

13、CP信號對驅(qū)動顯示電路的輸入無效，此時在時鐘脈沖的觸發(fā)下，Y4、Y5、Y6會在輸入信號的作用下產(chǎn)生低電平，Y4、Y5、Y6會循環(huán)亮（但每次只會亮一個燈），表明此時汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；當(dāng)S1S0=11時，譯碼器的使能端為0使能無效，輸出全為高電平，而CP信號對驅(qū)動顯示電路的輸入有效，所以所有的發(fā)光二極管的陰極端的信號全部相同且且為CP信號，所有發(fā)光二極管會在CP信號為高電平時不亮，在CP信號為低電平亮，產(chǎn)生一種閃爍的樣子，表明此時汽車處于剎車狀態(tài)。附錄4.1 555定時器的管腳圖4.2 74LS192管腳圖及功能表表附-1 74LS192真值表圖附-2 74LS192管腳圖4.3 74LS138管腳圖及功能表表附-2 74LS138真值表圖附-3 74LS138管腳圖總結(jié)通過本次課程設(shè)計，我學(xué)會了如何根據(jù)設(shè)計要求與目的去選擇設(shè)計最佳的電路圖，并且仿真出來，在制作實物的時候，雖然難免遇到一些問題，比如線