汽车尾灯控制 22222222.docx
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汽车尾灯控制22222222
课程设计（论文）
题目名称汽车尾灯控制电路设计
课程名称电子技术课程设计
学生姓名陈锴贤
学号1441201111
系、专业电气系电气工程及其自动化
指导教师吴德广
2016年6月12日
摘要
随着现代电子技术的发展，人们正处于一个信息时代，每天要从周围环境中获取大量的信息，这些信息通过我们的感觉器官进入大脑，并被存储下来，以作进一步分析。
所以，掌握一定的电子技术的知识是我们工科类大学生至关重要的。
本设计主要研究汽车尾灯的控制电路，令行人或其他车辆能更清晰明白他将要发生的动态变化。
学了数字逻辑课程之后再研究该电路是为了对课程中相关知识的进一步理解，延伸，提高应用能力。
设计的内容主要是设计汽车尾灯控制电路图，电路的模拟仿真，调试电路与排除故障，设计总结。
设计电路中应用了555集成定时器构成的多谐振荡器，双J-K触发器构成的三进制计数器，3-8译码器的功能，还有各种门电路。
通过此次的研究，会加深对相关知识的理解和实际应用。
利用proteus进行电路仿真。
关键词：
汽车尾灯控制电路，三进制计数器，3-8译码器，多谐振荡器，proteus仿
6参考文献19
1设计要求与思路
1.1设计目的与要求
设计目的：
设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯状态的控制。
设计要求：
在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（假定用发光二极管模拟），根据汽车运行的状况，指示灯需具有四种不同的状态：
①汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯处于熄灭状态。
②汽车向右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按左循环顺序点亮。
③汽车向左转弯行驶时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮。
④汽车临时刹车时，左右两侧指示灯处于同时闪烁状态。
1.2设计思路与构想
1.2.1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1.1
1.2.2方案二
本方案设计采用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，再配合开关电路实现对汽车正常行驶和刹车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，用三进制计数器作为3-8译码器对尾灯进行循环点亮。
其总体框图如下。
图1.2汽车尾灯控制电路总框图
两种方案都各自有特点，由于第一种方案的内容不是很熟悉，而第二种方案比较熟悉，实施起来也比较容易，所以选择第二种。
总体设计思路与构想：
初步确定本次设计分为三个步骤进行：
第一步设计出秒脉冲电路，第二步设计三进制电路，第三步控制开关的状态组合。
1.2.3汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系
为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。
假定用开关K1和K0进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表1.3所示。
表1.3 汽车尾灯和汽车运行状态
开关控制
汽车运行状态
左转尾灯
右转尾灯
K2
K1
D1D2D3
D4D5D6
0
0
正常运行
灯灭
0
1
右转弯
按D3、D2、D1顺序循环点亮
灯灭
1
0
左转弯
灯灭
按D4、D5、D6顺序循环点亮
1
1
临时刹车
所有尾灯同时闪烁
结合以上设计分析与功能描述，在原假设设计思路和构想上，可得出汽车尾灯控制器的结构框图。
整个电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示5部分组成。
2单元电路设计
2.1秒脉冲电路的设计
2.1.1由555定时器构成的多谐振荡器
由555定时器构成的多谐振荡器。
555定时器的管脚图如图3.1所示。
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，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。
所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。
因此采用此方案。
图2.1555定时器的引脚图。
图2.1555定时器的引脚图
由于本次课程设计对脉冲的要求不高，同时根据设计要求，只要设计出一个频率为1Hz的秒脉冲即可。
此时采用简单的由555构成的多谐振荡器，电路原理如图2.2所示。
图2.2用NE555制作脉冲发生器的原理图
2.2开关控制电路的设计
设译码器与显示驱动电路的使能控制信号为G和F（U4的5端），G与译码器74LS138的使能输入端G1相连接，F与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连接。
由总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量，K1、K0以及时钟脉冲CP之间的关系如表2.3所示。
表2.3 使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系
开关控制
时钟脉冲
使能控制信号
电路工作状态
K1
K0
CP
E
F
0
0
d
0
0
汽车正常行驶（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，显示驱动电路中的与非门输出均为低，反相器输出均为高，尾灯全部熄灭）
0
1
d
1
1
汽车右转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮）
1
0
d
1
1
汽车左转弯行驶（此时译码器在计数器控制下工作，显示驱动电路中的与非门输出取决于译码器输出，左侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮）
1
1
cp
0
cp
汽车临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲cp通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲cp作用下同时闪烁）
可画出开关控制电路，如图2.4所示
图2.4开关控制电路
2.3三进制计数器电路的设计
三进制计数器的状态表如表2.5所示。
表2.5三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
1
1
清零
2.3.1由J-K触发器构成的三进制计数器
由于电路中只需采用一片双J-K触发器74LS76芯片即可（7476芯片引脚图如图2.6所示），因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。
图2.6为74LS76引脚图，利用74LS76实现三进制计数电路如图2.7所示。
图2.674LS76芯片引脚图
图2.7三进制计数器
2.4译码与显示驱动电路的设计
图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。
当图中G=F=0、K1=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车左转弯；
当图中G=F=0、K1=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车右转弯；
当图中G=0，F=0时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；
当图中G=0，F=cp时，所有指示灯随cp的频率闪烁。
实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。
表2.9为74LS138译码器的功能真值表。
74LS138译码器接法如图2.10所示。
图2.874LS138译码器引脚图
图2.1074LS138控制译码显示电路
2.5尾灯状态显示电路的设计
尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和1个电阻组成，图2.11中，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。
图2.11二极管发光电位
3电路仿真与分析
3.1电路仿真总电路图
图3.1汽车尾灯控制器电路原理图
3.2汽车尾灯控制器电路的工作原理
其工作原理图如图3.1所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析，图3.1汽车尾灯控制器电路原理图。
将电路分为以下几部分：
首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供双J-K触发器时钟信号，构成三进制计数器，同时也提供开关控制电路中的二输入与非门的输入信号。
其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，Q1、Q2分别接到74LS138的A、B上，此信号提供左转、右转的原始信号，通过控制C端来实现左转、右转。
最后，左转、右转的原始信号输出的有效电平为低电平，所以直接接到发光二极管的负极，而且6个非门以及由控制端F和CP信号作为输入的74LS00提供的高低电位信号，同样接到左、右的3个汽车尾灯的负极。
发光二极管的正极经电阻接到电源，这样只要发光二级管负极输入低电平就发亮。
3.3参数计算与器件选择
电容：
考虑到市场上电容值较少，本次课设中涉及到的电容直接给它定值，C1=0.47uF，C2=0.01uF。
电阻：
秒脉冲部分的电阻：
由于f为1Hz左右适合观察即可，根据公式：
f=1.43/C（R1+2R2），所以选取R1=10kΩ，R2=1500kΩ，C1=0..47μF。
发光二极管上拉电阻：
由于红色发光二极管的压降为2V左右，而电源电压才5V。
为了使二极管发光强度达到要求，上拉电阻不能太大，大约1Ω左右。
其他电阻可选为10kΩ即可。
4仿真结果图
图4.1SW1、SW2全部断开时，六个灯全部熄灭
图4.2SW1闭合，SW2断开时，D1、D2、D3左循环点亮
图4.3SW1断开，SW2闭合时，D4、D5、D6左循环点亮
图4.4SW1闭合，SW2闭合时，六盏灯全亮
第5章总结
这是我的第一次用数字电路和模拟电子电路设计电路图的课程设计，找到课题后，跑图书馆，上网查资料。
在图书馆找到了类似的资料，我想更了解这些这些门路，这样我就可以更好的应用它们，然后我有翻看我们以前学过的数字电子电路的书本。
然后接下来的事情就是做初步的电路设计。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识，在设计过程中虽然遇到了许多的问题，但经过一次又一次的讨论，一遍又一遍的思考终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
最终的proteus仿真环节真的是出现了很多的小插曲。
首先是仿真图画出来了，可是运行的时候汽车的尾灯的控制状态没出来，后面经过老师的讲解，同学的帮忙，自己反复的修改，终于有了尾灯左转、右转、正常行驶时几种的控制状态。
虽然最后刹车时，尾灯控制没有达到良好的效果。
这次课程设计也终于有了收获，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于迎刃而解。
在今后的学习生活中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题之所在，然后进行解决。
只有这样，才能志在必得，才能在今后的道路上劈荆斩棘，达到成功收获喜悦。
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，也同时让我发现了自身的不足，填补了自己很多的知识漏洞。
通过这次课程设计，及其如何提高实际解决问题的能力和水平，掌握了自主查询资料，身体力行解决问题的能力。
也了解了所学课程在实际生活中的应用。
在此次课程设计中不仅培养了独立思考、动手操作的能力，其他各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是。
这次课程设计是在吴德广老师的悉心指导下完成的，胡湘娟老师对课程设计的严谨。
在完成单片机课程设计的这段时间里，胡湘娟老师细心为我们解答我们在课程设计中遇到的问题，使我获取宝贵理论知识同时又在实践中不断提高自己。
由衷感谢我的同学，他们对本论文的各种有益建议和帮助，使我的课程设计在讨论中不断获得进展。
附录元器件清单
表5.1元件清单
名称
规格
数量
电阻
1500KΩ
1
10KΩ
3
20Ω
1
电容
0．01μF/25V
1
0..47μF/25V
1
开关
-----
2
发光二极管
黄
6
NE555
-----
1
74LS00
-----
2
74LS04
-----
10
74LS138
-----
1
74LS76
-----
1
74LS86
-----
1
导线
-----
若干
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