汽车尾灯控制电路的设计.docx
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汽车尾灯控制电路的设计
电子课程设计
——汽车尾灯控制电路的设计
院系学院
班级电气班
姓名
学号
指导教师
摘要---------------------------------------------------------------------------------------------2
1设计任务与要求------------------------------------------------------------------------------4
2方案论证与设计------------------------------------------------------------------------------5
3单元模块电路设计---------------------------------------------------------------------------11
4仿真结果及分析------------------------------------------------------------------------------21
5心得体会--------------------------------------------------------------------------------------23
摘要
本次课设要求设计一个汽车尾灯的控制电路，用于反映汽车在运行时的状态。
汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，当接通左转、右转、刹车和正常行驶时，指示灯按照指定要求闪烁。
对汽车的四种状态，分别用0,1对其进行二进制编码，正常行驶，向右转弯，向左转弯，紧急刹车分别对应00,01,10,11，故可以用两个开关,作为汽车运行信号的输入，控制清零端来控制寄存器；由计数器和数据选择器产生序列信号，送给寄存器的串行输入端完成循环左右移动；由555定时器产生时钟脉冲，经二分频后送给寄存器完成灯的闪烁。
关键字：
计数器；移位寄存器；序列信号发生器；多谐振荡器
绪论
汽车作为现代交通工具已大量进入人们的生活，随着电子技术的发展，对于汽车的控制电路，也已从过去的全人工开关控制发展到了智能化控制。
在夜晚或因天气原因能见度不高的时候，人们对汽车安全行驶要求很高．汽车尾灯控制系统给大家带来了方便。
汽车尾灯控制器是随汽车智能化技术的发展而迅速发展起来的，汽车尾灯一般是用基于微处器的硬件电路结构构成，正因为硬件电路的局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，且可靠性得不到保证，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来一定的局限性。
难以满足现代汽车的智能化发展。
随着（EDA）仿真技术的发展，数字系统的设计技术和设计工具发生了深刻的变化。
利用硬件描述语言对数字系统的硬件电路进行描述是EDA的关键技术之一。
具有很强的电路描述和建模能力，且有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性．在语言易读性和层次化结构设计方面表现出强大的生命力和应用潜力。
本文采用EDA技术，对系统进行了仿真及验证。
用芯片大大简化了系统结构，降低了成本。
提高了系统的先进性和可靠性，能实现控制器的在系统编程。
采用这种器件开发的数字系统其升级与改进极为方便。
LED（1ightemittingdiode，发光二极管）由于其具备体积小、寿命长、低能耗、耐震动、无频闪及反应速度快等优点已成为备受瞩目的新一代车灯光源技术。
目前通用的汽车尾灯光源仍然是白炽灯和节能灯占主导地位，加上红、黄等配光透镜实现配光要求，缺点是易损坏、耗电量大、寿命短、激励响应时间长，给道路交通带来安全隐患等。
现有的LED汽车尾灯主要有两种：
一种是用多个LED密布于灯壳内直接经配光透镜配光，其缺点是用了多颗LED或者用大功率LED，成本高；另外一种是将LED排布成平面或者柱状置于灯壳内，经自由曲面反射腔配光或自由曲面反射腔和配光透镜联台配光，其缺点是自由曲面反射腔制作工艺复杂。
现针对目前LED汽车尾灯配光困难、体积大等缺陷，有效利用LED光源体积小、亮度高等特点，设计出组合式LED汽车尾灯。
1设计任务与要求
1.1设计要求
假设汽车尾部左右两侧各有4个指示灯（用发光二极管模拟）有四种显示模式如下：
1.汽车正常运行时指示灯全灭;
2.右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮，点亮1秒种；
3.左转弯时,左侧3个指示灯按左循环顺序点亮，点亮1秒种；
4.临时刹车时左右两侧所有指示灯同时闪烁。
1.2汽车尾灯控制电路设计原理
列出尾灯与汽车运行状态表如表1-1所示。
表1-1汽车尾灯和汽车运行状态关系
开关控制
行驶状态
右尾灯
左尾灯
S1S2
D1D2D3
D4D5D6
00
向前
灯灭
灯灭
10
右转弯
按D1D2D3顺序循环点亮
灯灭
01
左转弯
灯灭
按D6D5D4顺序循环点亮
11
刹车
所有的尾灯随时钟CP同时闪烁
2方案论证与设计
2.1方案选择与比较
方案一：
利用计数器，移位寄存器及555定时器
汽车有四种运行状态，正常行驶，向右转弯，向左转弯，紧急刹车，分别用0,1对其进行二进制编码，四种状态分别对应00,01,10,11，故可以用两个开关,作为汽车运行信号的输入。
左右尾灯的循环顺序点亮，以右尾灯为例，三个灯的状态由000100010001100循环变化，那么可以利用双向移位寄存器对序列信号“100100”右移完成右尾灯的循环点亮。
当汽车刹车时，开关，移位寄存器由串行输入改为并行输入，并行输入端为时钟脉冲经过二分频后的信号；序列信号可由计数器和数据选择器产生，时钟脉冲由555构成的多谐振荡器产生。
汽车的工作状态如表表2-1所示（“1”表示灯亮，“0”表示灯灭）。
表2-1汽车的工作状态表
S2
S1
运行状态
左尾灯
右尾灯
D4D5D6
D1D2D3
0
0
正常行驶
000
000
0
1
向右转弯
000
000100010001100
1
0
向左转弯
000001010100001
000
1
1
紧急刹车
000111000
000111000
电路的工作原理框图如图1-1所示。
图1-1工作原理框图
方案二：
利用JK触发器或D触发器构成六进制计数器，完成00,01,10三种状态的循环，然后再通过逻辑电路将其转换成所需的001,010,100三种左转或右转的信号；原理如下：
设：
计数器输出的两位信号从高位到低位分别是，输出的信号为ZYX；
，，，输出信号ZYX便可产生右转或左转信号；
设74LS10的输出为F，74LS86的输出为G，设译码与显示驱动电路的使能控制信号为G和F，G与译码器74LS138的使能输入端E1相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端（作为显示驱动电路的使能端）相连接。
通过两个开关来控制译码器与显示驱动电路的使能端来控制汽车尾灯的四种运行状态。
汽车的工作状态如表2-2所示。
模式控制
时钟脉冲CP
使能控制信号
电路工作状态
SW1
SW2
G
F
0
0
↓
0
1
汽车正向行驶（译码器不工作，输出端均为高电平，经过与非门，非门，输出高电平，LED灯全部熄灭）
0
1
↓
1
1
汽车右转弯行驶（译码器工作，显示驱动电路的与非门取决于译码器的输出端，右侧尾灯顺序循环点亮）
1
0
↓
1
1
汽车左转弯行驶（译码器工作，显示驱动电路的与非门取决于译码器的输出端，左侧尾灯顺序循环点亮）
1
1
↓
0
↓
汽车临时刹车（译码器不工作，输出均为高电平，时钟脉冲信号通过与非门到反相器，使两侧的灯同时闪烁）
表2-2汽车的状态控制表
方案二原理图如图2-2所示。
图2-2方案二原理图
方案三：
利用51单片机实现功能。
通过AT89S51单片机实现对LED的控制简单易行，而且稳定性很高。
可以很容易的控制LED的闪烁方式，通过独立按键来模拟左右转及刹车，并给单片机产生外部中断。
故此电路可以使用单片机来实现。
电路以51单片机为核心，外围电路包括有六个LED指示灯，指示左转或右转，当P0口输出为高电平时，LED发光。
外加开关来模拟左转，右转及刹车，开关一端接P1口，另一端接的是地，程序中可以先把P1口置高，当检测到P1口的那个端被拉低则说明有按键被按下，则会执行相应的动作。
右侧电电阻为P0口的上拉电阻，大小为4.7k。
蜂鸣器部分通过一个PNP三极管驱动buzzer，当beep口输入为高电平时，buzzer蜂鸣器发出响声，当beep口输入为低电平是，buzzer蜂鸣器不响。
方案一思路简单，利用中小规模集成的芯片计数器与数据选择器便可完成序列信号产生，不需经过逻辑电路的运算，另外，开关直接控制四种运行状态，未经过译码器的转换；方案二构成三进制计数器连线比较复杂，电路可能不太稳定，但成本低；方案三思路最简单，未利用很多的数电知识，不能起到本次课设的作用。
综上：
选择方案一。
2.2电路基本功能及组成
利用计数器，移位寄存器及555定时器
汽车有四种运行状态，正常行驶，向右转弯，向左转弯，紧急刹车，分别用0,1对其进行二进制编码，四种状态分别对应00,01,10,11，故可以用两个开关,作为汽车运行信号的输入。
左右尾灯的循环顺序点亮，以右尾灯为例，三个灯的状态由000100010001100循环变化，那么可以利用双向移位寄存器对序列信号“100100”右移完成右尾灯的循环点亮。
当汽车刹车时，开关，移位寄存器由串行输入改为并行输入，并行输入端为时钟脉冲经过二分频后的信号；序列信号可由计数器和数据选择器产生，时钟脉冲由555构成的多谐振荡器产生。
汽车的工作状态如下表所示（“1”表示灯亮，“0”表示灯灭）：
电路的工作原理框图如图2-3所示。
图2-3电路的工作原理框图
2.3元器件选择
元器件选择如表2-3所示。
表2-3元器件选择表
序号
元器件名称
型号
数量
1
555定时器
NE555
1
2
双向移位寄存器
74LS194
2
3
八选一数据选择器
74LS151
1
4
十六进制加法计数器
74LS161
1
5
JK触发器
74LS76
1
6
与非门
74LS00
1
7
单刀双掷开关
S1，S2
2
8
电源
Vcc+5伏
2
9
电容
C1C2
2
10
电阻
R1R2R3
3
11
LED灯
红色，绿色
6
3单元模块电路设计
3.1时钟脉冲产生电路
由555定时器及外围电路构成的多谐振荡器，最终由3脚输出脉冲信号。
充电所用时间，即脉冲高电平时间。
放电所用时间，即脉冲低电平时间。
所以，脉冲周期为。
频率f为：
R2大于等于10R1，综合考虑后，R1=1k欧，R2=10k欧
时钟脉冲产生电路原理图如图3-1所示。
图3-1时钟脉冲产生电路
NE555管脚功能介绍：
1脚为地。
2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。
当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；
2脚和6脚是互补的，
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