汽车尾灯控制电路2.docx
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汽车尾灯控制电路2
摘要
随着科学技术的全方面发展,汽车制造工艺得到了长足的进步,使得汽车已经成为现代人们主要的交通工具。
人们了解到他们便捷、快速之余，也同时意识到汽车潜在的安全隐患，所以对具有汽车行驶状况提示作用的汽车尾灯进行研究是非常必要的。
本次课题设计的目的：
设计汽车尾灯控制电路，由两个开关控制实现汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。
尾灯分别由左右各三个灯泡组成，实验中采用发光二极管显示。
这样可以使得尾灯更清楚明显更加人性化。
本次设计是关于汽车尾灯控制电路的设计，根据汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，分析并设计电路。
整个电路由控制电路，三进制计数器，译码与显示驱动电路，尾灯状态显示4部分组成。
分析了使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系，运用J—K触发器、3—8译码器等实现了根据汽车的运行状态，指示灯显示4种不同的模式。
本文详细的介绍了电路的设计思路及其实现过程，包括了整个设计流程。
通过上述电路组成使得汽车正常行驶时尾灯全灭，左转弯时左边三个指示灯顺序点亮，右转弯时右边三个指示灯顺序点亮，紧急刹车时左右两边指示灯同时闪烁，从而完成整个汽车尾灯控制电路的设计。
经过一系列的分析、仿真模拟等准备工作，本次课题设计基本都实现了全部的设计要求。
关键字：
汽车尾灯、循环闪烁、译码、脉冲源
目录
前言························································4
第一章设计内容及要求·········································5
第二章系统设计方案选择
2.1方案一··················································6
2.2方案二···················································7
第三章系统组成及工作原理
3.1系统组成···············································8
3.2工作原理·················································9
第四章单元电路设计、参数计算、器件选择
4.1CP脉冲电路的设计······································`10
4.2三进制计数器电路设计··································11
4.3开关控制电路设计·····································12
4.4译码及显示驱动电路··································13
第五章实验调试及测试结果与分析·····························15
第六章实验总结及收获····························16
参考文献··········································17
附录一················································18
附录二··················································21
附录三··················································22
前言
汽车技术的发展趋势是电子化、智能化、信息化和集成化当前国际汽车市场上，汽车电子化竞争非常激烈，电子控制系统的应用十分普遍。
统计数据表明，在国外著名汽车制造厂商中，每辆汽车平均消耗电子产品费用占整车的30%左右，其中光微处理器多达50多个，越是高档汽车电子化程度越高。
汽车电子最显著特征是向控制系统化推进。
用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统，正获得极其广泛的市场。
汽车未来的发展趋势是：
用电化学替代燃烧学，电子技术的比重将超过机械技术的比重（电子化），系统的运行由控制器群自动控制（智能化），控制群间的网络平台支持系统运行（信息化），采用高效紧凑的模块化设计（集成化和模块化）。
通过实验可以实现以学生自我训练为主的教学模式，更好地掌握实验原理、操作方法、步骤，全面了解仪器设备的性能并正确地使用仪器，锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新思维和实际动手能力，提高学生驾驭知识的能力，培养学生事实求是的科学态度，百折不挠的工作作风，相互协作的团队精神，勇于开拓的创新意识。
通过开展这项工作，将有利于培养社会所需要的高素质、创新型人才。
第1章设计内容及要求
1.1设计内容
设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个），用开关选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。
1.2设计要求
1.汽车正常运行时尾灯全部熄灭；
2.汽车左转弯时左边的三个发光二极管按左循环顺序点亮；
3.汽车右转弯时右边的三个发光二极管按右循环顺序点亮；
4.汽车刹车时所有的指示灯随CP脉冲同时闪烁。
表1.1汽车尾灯显示状态变化表
开关控制
运行状态
左转弯
右转弯
S1s0
左边尾灯
d1d2d3
右边尾灯
d4d5d6
00
正常运行
灯灭
灯灭
10
左转弯
灯灭
按d4d5d6顺序循环点亮
01
右转弯
按d1d2d3顺序循环点亮
灯灭
11
临时刹车
所有尾灯同时闪烁
第2章系统设计方案选择
根据设计要求分析，具体设计有以下两种方案：
2.1方案一
本方案依靠移位寄存器74LS197实现灯的循环点亮，利用晶振分频电路实现CP。
其系统框图如下：
图2.1方案一系统框图
2.2方案二
方案设计采用74ls138译码器实现对灯的循环控制，通过对输入地址码的改变使不同输出端有效实现对灯的控制，再配合六个与非门实现对刹车和正常运行时灯的闪烁情况控制，其中闪烁控制的CP脉冲由555定时器设计完成，而对于转弯时尾灯的循环亮则采用设计一个三进制计算器作为3-8译码器的地址输入端实现。
其总体框图如下：
S1S0
图2.2方案二的原理框图
两种方案都有各自特点，由于第一种方案是通过查阅相关资料得出，其中内容不是相当了解。
而第二种方案中的知识相对比较熟悉，故本实验方案采用第二种。
第3章系统的组成及工作原理
3.1系统的组成：
此系统由CP脉冲电路、三进制循环计数电路、开关控制电路及译码显示电路组成。
通过两个开关键组合实现汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车四种情况。
并通过六个发光二极管将四种状态表现出来。
开关控制电路设计：
电路需达到四个工作状态，通过开关电路控制选择部分电路是否正常工作，从而达到几种功能的选择。
三进制计数器电路设计：
于要实现三进制的计数器，故应采用2个JK触发器组成。
由两片74LS76芯片来实现此功能，并计算出激励方程中的J、K输入端。
译码及显示驱动电路：
由74LS138译码器和六个与非门组成对输出高低电平加以控制，从而达到控制二极管的闪烁情况。
当开关的状态不同时3-8译码器会对不同的地址进行译码。
CP脉冲电路的设计：
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，功能灵活，而且当采用差分电路形式，它所产生的振荡频率受电源电压的影响很小。
所以由555构成的多谐振荡器作为CP脉冲源。
3.2系统工作原理：
电路由555定时器控制脉冲信号源的频率即实现了频率可调功能，又三进制计数器和一开关作为译码器的地址输入端。
即可完成左右转弯时灯循环闪烁的功能。
由组合电路构成的开关控制电路，产生出一控制信号G、A。
根据设计要求可知当输入开关信号相同则使得信号G为0.作为译码器的控制端使得译码器输出都为高电平。
与非另一信号A,根据信号A的高电平或者CP脉冲则可实现汽车正常运行和刹车时尾灯的功能。
当左转的开关接通时，左1显示为高点平，逻辑开关的其余输出均为零，则尾灯循环移动电路的左转部分启动，实现左转时尾灯的循环亮，右边部分不启动。
同理知道右转开关接通时右边尾灯也循环亮。
当制动开关接通时，逻辑开关的输出左2和右2均为高电平，其通过或门分别与左边和右边三个显示灯相连接，则六个灯全部亮。
当停止的开关接通时逻辑开关的输出A为时钟信号，其余均为低电平，又因为A通过或门分别与六个尾灯相连接，则六个尾灯的点亮和熄灭的节奏与A的节奏一样，由于此时接入的是50Hz的信号，停车时尾灯显示为正常亮度的一半。
当左转开关和制动开关同时接通时，左1和右1输出平均为高电平1，其余为低电平0，则左边尾灯循环移动的电路启动，按要求点亮与熄灭。
而右1通过或门分别与右边的三个用于显示的尾灯相连接，当右1为高电平1时，则右边三个尾灯总保持常亮的状态。
同理可对当右转开关和制动开关同时接通的情况进行类似的分析，也可以得到和实验要求相同的实现现象和结果。
第4章单元电路设计、参数计算、器件选择
4.1555时钟脉冲电路：
由于555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。
而且本实验中控制电路对脉冲精度要求不高，只要能实现可调即可。
故选择采用NE555构成多谐振荡器作为脉冲电路。
其原理电路图如图4.1：
4.1555定时器原理电路图
输出频率为f=1.43/（R1+2R2）C
当取R1=10K,R2=510K,C=1Uf
时可算出产生的频率为1hz。
即使得周期为1s。
其中3为脉冲输出端口。
4.2三进制循环控制电路：
要实现三进制计数，其状态图如表4.2所示：
表4.2三进制计数器的状态表
现态
次态
Q1
Q0
Q1
Q0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
根据JK触发器的状态激励方程可得出：
令
J=Q0（n）K=Q1（n）
由JK触发器构成的三进制计数器可由两片74LS76芯片实现。
其电路图如4.3所示
4.3JK触发器电路图
4.3开关控制电路设计：
设译码器和显示驱动电路的使能端控制信号分别为G和A，G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，A与现实驱动电路中与非门的一端相连接。
根据总体功能表分析及组合的G、A与给定条件开关（S1、S0、CP）的关系真值表如下表：
表4.4开关与控制信号真值表
开关控制
CP
使能信号
S1
S0
G
A
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
CP
0
CP
由表中整理可得逻辑表达式为：
G=S1S0
A=S1S0+S1S0
CP=S1S0*S1S0CP
其开关控制电路详细电路如下：
4.5开关控制电路
4.4译码及显示驱动电路设计：
译码与驱动显示电路采用74LS138、六个与非门和六个反相器组成。
74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接入S1、Q1、Q0,当S1=0，使能端信号A=G=1,计数器的状态为000110时，译码器对应输出端y0y1y2依次有效,两河与非门及使得指示灯d1d2d3按顺序循环点亮，示意汽车左转弯。
同理当s1=1的时候指示灯d4 d5 d6按顺序循环点亮，示意汽车右转弯。
当G=0,A=1时，74LS138的输出端全为1高电平，此时指示灯全灭。
而当G=0,A=CP时，同理指示灯将随CP的频率闪烁。
其译码显示驱动电路图如下：
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