汽车尾灯控制器的设计与制作论文.docx

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汽车尾灯控制器的设计与制作论文

学号：

课程设计

题目

学院

专业

班级

姓名

指导教师

年

月

日

课程设计任务书

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

工作单位：

武汉理工大学

题目:

汽车尾灯控制器的设计与制作

初始条件：

（1）汽车尾部左右各三个灯

（2）汽车正常行驶时全灭

（3）左转时左边三个灯循环点亮

（4）右转时右边三个灯循环点亮

（5）刹车时所有灯同时闪动

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

（1）设计任务及要求

（2）方案比较及认证

（3）系统框图，原理说明

（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明

（5）调试记录及结果分析

（6）对成果的评价及改进方法

（7）总结（收获及体会）

（8）参考资料

（9）附录：

器件表，芯片资料

时间安排：

6月27日~6月30日：

明确课题，收集资料，方案确定，仿真

7月1日~7月4日：

硬件电路制作与调试

7月5日~7月8日；报告撰写，交设计报告，答辩

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月

目录

摘要1

1任务及要求2

1.1设计任务2

1.2设计要求2

2设计方案比较及认证2

3设计方案4

3.1总体设计思想4

3.2控制框图5

4单元模块说明6

4.1CP脉冲信号的设计6

4.2循环计数器电路设计8

4.3译码电路及显示电路设计9

4.4开关控制电路的设计10

5整体电路及工作原理11

5.1整体的电路图11

5.2整体工作原理12

6整体电路仿真13

7电路原件设备15

8总结与体会16

9附录18

9.1555定时器的管脚图及其功能特点说明18

9.274ls161的管脚图及其功能表18

9.374ls138的管脚图及其真值表19

10参考文献20

摘要

电工电子技术课程设计是电子技术学习中一个重要的环节，是将理论与实际洋结合的一个环节，是真正锻炼我们能力的一个环节。

随着时代的发展，生活节奏加快，汽车成为我们生活中必不可少的一部分。

但同时交通拥挤导致交通事故也频繁发生，而其中汽车追尾时间在事故中占得比例比较大。

汽车尾灯控制电路的产生能缓解这一状况，通过对汽车尾灯的控制，体现汽车在公路上行驶的状态，即：

正常行驶时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯循环点亮；左转弯时，左侧3个指示灯循环点亮；临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。

通过这一特点来提示后方的车辆本车的行驶状况，有利于减少汽车追尾事件的发生，是一个值得普及的设计。

关键字:

汽车尾灯、控制电路、行驶状况、循环计数

汽车尾灯控制器的设计与制作

1.任务及要求

1.1设计任务

（6）汽车尾部左右各三个灯

（7）汽车正常行驶时全灭

（8）左转时左边三个灯循环点亮

（9）右转时右边三个灯循环点亮

（10）刹车时所有灯同时闪动

1.2设计要求

（1）设计任务及要求

（2）方案比较及认证

（3）系统框图，原理说明

（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明

（5）调试记录及结果分析

（6）对成果的评价及改进方法

（7）总结（收获及体会）

（8）参考资料

（9）附录：

器件表，芯片资料

2．设计方案比较及认证

在看到题目之后，我开始查找资料，经过一段时间的上网查阅和图书查找，终于最后确定了两个电路实验方案。

方案一：

如图2.1示

图2.1D触发器组成的电路图

方案二：

如图2.2示

图2.274ls161组成的电路图

虽然这两个电路都可以实现设计的要求，但是稳定性不一样，用图2.1示的电路比较复杂，链接起来比较困难，而且电路连线多了，结果的不稳定性就增加了，所以基于这样的考虑，就选择了图2.2示的电路。

3设计方案

3.1总体设计思想

根据课程设计任务书要求，以及汽车尾灯逻辑关系分析，得出设计及该电路大体需要开关控制电路、驱动显示电路、译码电路、时钟脉冲信号产生电路、三进制计数电路以组成汽车尾灯控制电路，其中渠道能够显示电路和译码电路共同构成了尾灯电路。

其控制关系如图3.1所示。

图3.1总体方案图

3.2总体逻辑功能图

按照汽车的运行状态与尾灯的分析转弯时，总结，写出汽车尾灯正常行驶，左转弯，右转弯，临时刹车时的二进制代码，以实现汽车正常行驶时指示灯全灭，右转弯时，右侧3个指示灯循环点亮，左转弯时，左侧3个指示灯循环点亮；临时刹车时，所有指示灯同时同时闪烁的任务要求。

其关系如下表（表3.1）

表3.1尾灯和汽车运行状态的关系

其中的左转弯和右转弯的时候,对应的三盏灯循环点亮,这个的产生需要三进制的计数器来实现.我用00、01、10、三个状态来表示。

同时需要脉冲信号。

考虑脉冲信号时，也曾经在两种方案里选择。

一种方案是：

石英晶体震荡器，此电路的振荡频率仅取决于此应晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。

所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，但是它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。

但由于没有与课程联系很紧密，而且我们平时的实验接触的比较少，用起来比较陌生，所以不采用此电路。

另外一种方案就是：

由555定时器构成的多谐振荡器，由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电压和温度的影响很小。

与课程联系密切，而且数电书上对这些内容还是作了比价详细的解释，我们更加了解，所以采用此方案。

4单元模块电路说明

4.1CP脉冲信号的设计

采用由555定时电路接成的多谐振荡器，所采用的周期为T=1S,f=1Hz,其占空比q=0.66,电路设计如图3-1，运用公式如下：

高电平时间：

低电平时间：

周期:

占空比:

图4.1555定时器构成的CP脉冲电路

仿真电路的结果，如图4.2示，显示的周期T≈1s

图4.2仿真图

仿真电路的结果，如图4.3示，显示

≈662ms

图4.3仿真图

4.2循环计数器电路设计

上网去查找了相关资料,了解了74ls161芯片可以构成计数器，进过适当的连接可以构成三进制计数器，能够产生00，01，10。

因为是异步清零，所以选择在11状态时反馈清零信号给清零端。

虽然会出现11状态，但是由于一旦11信号反馈给清理端，异步清零不需要等待脉冲信号的到来就直接清零了，所以那个状态只是非常短暂，可以忽略。

然后在产生的00，01，10的基础上，在通过逻辑电路将其转换成所需的000，001，010左转或者右转信号。

电路如图4.2所示：

图4.2循环计数器电路

4.3译码电路及显示电路的设计

如图4.3所以的芯片74ls138我们数电书上出现的芯片之一，而且数电实验也是用过了所以总体比较熟悉，对应一个地址信号输出只有一个为低电平，其余都是高电平。

其地址端的低两位分别接循环计数器的低两位输出端，另外一位地址端接开关电路。

如图4.4示

图4.4译码电路级显示电路

4.4开关控制电路的设计

开关电路这一块开始的时候不知道要怎么搞，所以就查阅了其他资料，然后看到其他人设计的，才有了思路，原来是这样子。

根据尾灯和汽车运行状态的关系和如图4.5电路所示，得如图表4.1示的

和

的逻辑关系（开关闭合对应的

为低电平）

图4.5开关控制电路

表4.1

5整体电路及其工作原理

5.1整体的电路图

如图5.1示：

图5.1整体电路图

5.2整体工作原理

首先由555定时器构成的CP脉冲电路产生频率f约为1hz的脉冲信号，将信号接给循环计数器电路当作输入脉冲，另外一部分借给开关电路。

下面分别分析四种状态。

状态一：

当开关都闭合的时候，及为00状态，U6（即L2）会产生一个低电平信号，给了74ls138的清零端G1，然后输出的Y1～Y7都为高电平，这时只看U8（L3）.由表4.1知道，00时，L3为1.所以每个与门输出高电平，即全部的二极管截止。

所以是正常的行驶状态，都不亮。

状态二：

当左边的J1闭合，右边的J2打开时，对应的状态为01，这时U6（即L2）会产生一个高电平信号，这时，3-8译码器是正常工作的。

再看U8（L3）产生的高电平，所以二极管的亮与否取决于译码器的输出。

左边开关J1为0，则地址端的输入循环为000，001，010.所以Y1，Y2，Y3依次输出低电平，结果就是左边三个二极管循环点亮，所以对应的左转的行驶状态。

状态三：

当左边的J1打开，右边的J2闭合时，对应的状态为10，这时U6（即L2）会产生一个高电平信号，这时，3-8译码器是正常工作的。

再看U8（L3）也产生的高电平，所以二极管的亮与否取决于译码器的输出。

左边开关J1为1，则地址端的输入循环为100，101，110.所以Y4，Y5，Y6依次输出低电平，结果就是右边三个二极管循环点亮，所以对应的右转的行驶状态。

状态四：

当两边的开关都是打开的，则对应状态为11，U6（即L2）会产生一个低电平信号，给了74ls138的清零端G1，然后输出的Y1～Y7都为高电平，这时只看U8（L3）.由表4.1知道，11时，L3为

.所以每个与门输出是随着脉冲信号的变化而变化的，即全部的二极管都是一会儿导通，一会儿截止，这就对应着刹车的行驶状态，六个灯都在闪烁。

以上就是电路的四种状态的原理分析，刚好对应着实际上的汽车的四种行驶状态。

6整体电路的仿真

下面的是整体电路良好后，仿真的运行结果。

图6.1正常行驶时的电路仿真

图6.2左转弯时电路仿真图

图6.3右转弯是电路仿真图

图6.4刹车时电路仿真图

7电路原件设备

如表7.1所示

表7.1元器件清单

8总结与体会

这次《电工电子技术》课程设计，我们组三个成员共同努力，相互帮助，同时在设计的过程中也各自提出自己不同的观点，用各自不同的思路完成了本次的课设任务。

本次课程设计，是我们进入大学的第一次课程设计之前没有经历，所以很多不懂的地方。

但是经过这次的训练，让我们学会了很多东西。

我开始看到自己组的题目的时候，感觉有些难以下手，然后就开始和组员讨论，后来经过大量的上网，上图书馆查找资料，还有翻出自己以前学习的数电，模电，电路等课本，然后开始一步一步的设计，从一个一个的单元电路着手，最后到整个电路。

这个理论的设计过程，让我学会了如何有效的从大量的信息里查找需要的信息，同时也让我更加了解到一个团队的重要性。

很多事情不是有了愚公移山的精神就好了，同时还得讲究方法，讲究效率，而且还要充分发挥团队的精神才能更好解决。

电路设计好了，接下来是做事物的过程，我们组总共有三个方案，经过三个组员的讨论，最后决定用一个方案，虽然没有采用自己设计的方案，但是心里还是可以理解的，毕竟大家是一个团队里的，要拿出最好的东西来展示一个团队的实力。

在连接实物的过程中，我们组也碰到了很多的困难，有些是粗心大意的原因，有些是接触不良的原因，我们大家一起分析原因，解决问题。

这个过程不但让我明白了团队精神，而且也让我们这些学习理论知识的大学生，明白动手能力的严重不足，为自己敲响了警钟，以后一定要加强自己的动手能力的锻炼。

实物做好了，交完了，最后的就是写论文了，写论文中遇到的问题就更加多了，有些材料的处理，有些数学公式的打印，还有一些截图之类的，反正碰到的困难也不比之前少。

虽然这个过程并不是很舒服，但是说句心理话，学会的东西真的不少，从仿真，做表，截图，处理等，前前后后用到了很多的软件，这些东西平时并没有经常用到，所以用起来并不熟悉，通过这次的课设，让我学会了更多的这些方面的知识，为以后的使用做好准备。

这个是课设带给我无形的收获。

同时写这个论文也我们知道写论文的一些基本的格式之类，养成了好的习惯，为以后大四或者出来工作写类似的东西做好了准备。

总而言之这个的电工电子技术课程设计让我学会了很多。

虽然付出的也不少，但是当我在键盘敲到这里的时候，内心一种成就感，喜悦感油然而生。

这个收获是无可估量的。

9附录

9.1555定时器的管脚图及其功能特点说明

图9.1555定时器管脚图

1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。

其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。

3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

5.静态电流最大值VCC=5V,RL=∞=6mAVCC=15V,RL=∞=15mA

9.274ls161管脚图及其功能表

图9.274ls161管脚图和逻辑图

表9.174ls161功能表

9.374ls138的管脚图及其真值表

图9.374ls138管脚图

表9.274ls138真值表

10参考文献

[1]邱关源.电路.第五版.西安:

高等教育出版社,2006

[2]康华光电子技术基础北京：

高等教育出版社，1999

[3]吴友宇.模拟电子技术基础.第一版.武汉:

北京大学出版社,2008

[4]伍时和.数字电子基础.清华大学出版社，2009

[5]CharlesK.Alexander.电路基础.北京.清华大学出版社