汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)報(bào)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(jìn)入人們的生活，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于汽車的控制電路，也已從過(guò)去的全人工開(kāi)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(jiàn)度不高的時(shí)候，人們對(duì)汽車安全行駛要求很高汽車尾燈控制系統(tǒng)給大家?guī)?lái)了方便。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(lái)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?yàn)橛布娐返木窒扌裕荒茈S意的更改電路的功能和性能，且可靠性得不到保證，因此對(duì)汽車尾燈控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)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(wèn)題。本設(shè)計(jì)主要由四部分組成，包括按鍵電路、LED燈電路、信號(hào)發(fā)生電路、譯碼電路。汽

2、車的尾燈是其運(yùn)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(dòng)態(tài)變化，從而避免交通事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)次電路要求嚴(yán)格符合交通規(guī)則，尾燈閃亮或熄滅準(zhǔn)確，才不會(huì)讓行人或其他車輛產(chǎn)生誤解。 第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)、制作一個(gè)汽車尾燈顯示的電路。設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是：1.汽車正常行駛時(shí)，尾燈全部熄滅。2. 當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循順序點(diǎn)亮。3.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循順序點(diǎn)亮。4.臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)閃爍。第二章 設(shè)計(jì)方案分析本次設(shè)計(jì)方案主要有四個(gè)模塊：脈沖發(fā)生電路、開(kāi)關(guān)控制電路、三進(jìn)制電路和譯碼驅(qū)動(dòng)電路。通

3、過(guò)把這四個(gè)模塊組合連接來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制。首先，通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(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(kāi)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(guò)6個(gè)與非門以及7410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。第三章 系統(tǒng)組成及原理3.1系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)主要由四部分組成： 秒脈沖振蕩電路； 開(kāi)關(guān)控制電路； 三進(jìn)制電路； 譯碼驅(qū)動(dòng)電路。3.2 設(shè)計(jì)原理

4、分析汽車尾燈控制電路，用6個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車尾燈，即左尾燈（L1-L3）3個(gè)發(fā)光二極管；右尾燈（D1-D3）3個(gè)發(fā)光二極管。用兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別控制左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示和右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示。當(dāng)右轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)被打開(kāi)時(shí)，右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個(gè)發(fā)光二極管按右循環(huán)顯示。當(dāng)左轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)被打開(kāi)時(shí)，左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個(gè)發(fā)光二極管按左循環(huán)顯示。當(dāng)急剎車時(shí)，6個(gè)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(shí)現(xiàn)當(dāng)右轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個(gè)發(fā)光二極管按右循環(huán)規(guī)律顯示，如圖3.1；當(dāng)左轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)如圖3.2；急剎車時(shí)如圖3.3。根據(jù)不同的狀態(tài)，繪制汽車尾燈和汽

5、車運(yùn)行狀態(tài)表如表3-1所示。設(shè)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(yùn)行狀態(tài)表開(kāi)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(diǎn)亮1 0 左轉(zhuǎn)彎按L1 L2 L3 順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅1 1 急剎車所有的尾燈隨時(shí)鐘CP同時(shí)閃爍第四章 單元電路設(shè)計(jì)4.1 秒脈沖電路的設(shè)計(jì)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(wú)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(diǎn)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(shè)計(jì)，但由于盡量和課堂知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，所以沒(méi)有采用此電路。 方案二：由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器： 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。因此采用此方案。 圖4.1 555多諧振蕩電路4.2 開(kāi)關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)控制電路通過(guò)控制開(kāi)關(guān)S0和S1的閉合與斷開(kāi)來(lái)實(shí)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(shí)，汽車處于正常行駛狀態(tài)；S0、S1置于01狀態(tài)時(shí)，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S0

7、、S1置于10狀態(tài)時(shí)，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S0、S1置于11狀態(tài)時(shí)，汽車處于剎車狀態(tài)。圖4.2 開(kāi)關(guān)控制電路開(kāi)關(guān)控制邏輯表達(dá)式：4.3 三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)汽車左或右轉(zhuǎn)彎時(shí)由于是三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，所以用三進(jìn)制計(jì)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(yùn)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(jìn)制計(jì)數(shù)器功能表開(kāi)關(guān)控制S0 S1三進(jìn)制計(jì)數(shù)器Q1 Q0六個(gè)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(jì)數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計(jì)數(shù)功能簡(jiǎn)介：其計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)CTp和CTt均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于74LS163，只有當(dāng)CP為高電平時(shí)CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與CP無(wú)關(guān)。 表4-2 74LS163真值表 圖4.3 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖4.4譯碼驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)此電路由74LS138芯片和6個(gè)與非門，6個(gè)反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。74LS138芯

9、片簡(jiǎn)介：74138為3線-8線譯碼器，其工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端為高電平，另兩個(gè)選通端為低電平時(shí)，可將地址端的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若外接一個(gè)反向器可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器，若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。譯碼、顯示驅(qū)動(dòng)電路圖如下圖所示：圖4.4 驅(qū)動(dòng)顯示電路圖第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與結(jié)果1.當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，S0S1處于00狀態(tài)，指示燈全滅。仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。2.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)，S0S1處于01狀態(tài)，LED1、2、3循環(huán)點(diǎn)亮，仿真結(jié)果在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。3.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，S0S1處于10狀態(tài)，LED4、5、6循環(huán)點(diǎn)亮，仿真結(jié)果

10、在實(shí)驗(yàn)仿真過(guò)程中已顯示。4.當(dāng)汽車剎車時(shí)，S0S1處于11狀態(tài)，6盞燈同時(shí)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(yù)期結(jié)果不太相同，不能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，即LED燈不能循環(huán)點(diǎn)亮，但在請(qǐng)教同學(xué)和老師、進(jìn)行小組討論和經(jīng)過(guò)多次檢修后，終于實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)任務(wù)的全部功能。總 結(jié)數(shù)字邏輯是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進(jìn)行數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)是我們理論聯(lián)系實(shí)際的最好途徑，將書本上的知識(shí)利用到實(shí)際的分析解決問(wèn)題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計(jì)的基本知識(shí)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(jì)的基本方法，為以后的學(xué)

11、習(xí)奠定基礎(chǔ)。通過(guò)為期一周的課程設(shè)計(jì)，基本完成了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求：汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，汽車臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。從一開(kāi)始接受課程設(shè)計(jì)任務(wù)，后著手建立設(shè)計(jì)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(rèn)真仔細(xì)。雖然開(kāi)始并不是很成功，不能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，但在請(qǐng)教同學(xué)、小組討論和經(jīng)過(guò)多次檢修后，終于實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)任務(wù)的全部功能。本次課程設(shè)計(jì)汽車尾燈讓學(xué)生能更加深入的了解許多芯片的接法以及功能表，設(shè)計(jì)了脈沖電路，譯碼控制電路，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，開(kāi)關(guān)控制發(fā)光二極管等，將各個(gè)部分組成起來(lái)設(shè)計(jì)成為汽車尾燈控制電路。參考文獻(xiàn)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(shí)用電子電路200例機(jī)械工業(yè)出版社 2005年版 4陳光夢(mèng)主編數(shù)字電子學(xué)基礎(chǔ)復(fù)旦大學(xué)出版社 2