課程設計---汽車尾燈控制電路課程報告

1、<p><b>　　課程論文</b></p><p>　　題 目 汽車尾燈控制電路 </p><p>　　院 系 電子工程系 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 </p><p><b>　　汽車尾燈控制電路</b>&

2、lt;/p><p>　　摘要：本論文設計汽車尾燈控制電路，由兩個開關控制實現(xiàn)汽車正常運行、右轉彎、左轉彎和剎車時尾燈的情況。尾燈分別由左右各三燈泡組成，實驗中采用發(fā)光二極管顯示。這樣可以使得尾燈更清楚明顯更加人性化。本實驗為實現(xiàn)對六盞指示燈的控制采用74ls138譯碼器控制輸出，根據(jù)3-8譯碼器的特點，由控制端G=0再配合另一控制信號即可輕易實現(xiàn)汽車正常運行和剎車的情況。為實現(xiàn)汽車左右轉彎時尾燈循環(huán)閃爍的功能，本實驗

3、采用74ls76JK觸發(fā)器實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)器控制，配合74ls138譯碼器的另一輸入即可實現(xiàn)尾燈的循環(huán)閃爍。定時脈沖源部分由555組成單穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)。</p><p>　　關鍵詞：汽車尾燈、循環(huán)閃爍、譯碼、脈沖源</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路，在日常的生活中都有很廣泛的應

4、用。汽車行駛時會出現(xiàn)正常行駛，左轉彎，右轉彎，緊急剎車四種情況。針對這四種情況可以設計出汽車尾燈的控制電路來表示著四種狀態(tài)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車燈具也正發(fā)生著日新月異的變化，越來越先進的燈光照明技術在汽車燈具上得到了更多的運用。LED被稱為是第四代的汽車光源，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。</p><p>　　如今，大功率LED已被大量用于汽車的主剎車燈、尾燈、方向燈、指示燈，也可用于儀表和

5、車內照明。在汽車照明中，預計到2010年，LED將占據(jù)絕大部分汽車尾燈照明（包括倒車燈和牌照燈）。采用全LED設計的后燈（尾燈、剎車燈和轉向燈）已出現(xiàn)在2000型凱迪拉克和S級奔弛等高檔車上，另外，LED還可為車內物體提供獨立的局部照明，例如頂燈、閱讀燈、抓柄、車鎖、開關、杯托、安全帶搭扣、鏡子邊框等，用途日益廣泛。</p><p>　　此外，由于發(fā)光速度比燈泡快，所以能夠迅速向后面的車輛傳達剎車信息，有助于提高

6、行車安全。因此，LED給汽車照明系統(tǒng)帶來了革命性的發(fā)展契機。</p><p>　　這次課程設計利用74138譯碼器對輸入的信號進行譯碼，從而得到一個低電平輸出，再由這個低電平控制一個計數(shù)器74161，555計數(shù)器輸出為高電平時就點亮不同的尾燈（這里用發(fā)光二極管模擬），從而控制尾燈按要求點亮。</p><p>　　2 設計內容分析及要求</p><p><b&g

7、t;　　2.1 設計要求</b></p><p>　　設計一個汽車尾燈控制電路，實現(xiàn)對汽車尾燈顯示狀態(tài)的控制。汽車尾部左、右兩側各有3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車運行情況，指示燈有四種不同的狀態(tài)：</p><p>　　1）汽車正常行駛時，左右兩側的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；</p><p>　　2）汽車右轉彎行駛時，右側3個指示燈按右循環(huán)順序點亮

8、，左側的指示燈熄滅；</p><p>　　3）汽車左轉彎行駛時，左側3個指示燈按左循環(huán)順序點亮，右側的指示燈熄滅；</p><p>　　4）汽車臨時剎車時，所有指示燈同時處于閃爍狀態(tài)。</p><p>　　由于汽車尾燈有四種不同的狀態(tài)，可用2個開關變量進行控制，假定用開關S1和S0進行控制，可以列出尾燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關系表。</p><

9、p>　　在汽車左、右轉彎行駛時，可用一個三進制計數(shù)的輸出去控制譯碼電路順序輸出低電平，按照要求順序循環(huán)點亮三個指示燈。假定三進制計數(shù)器的狀態(tài)用Q1、Q0表示，可得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關系，即汽車尾燈控制邏輯功能表如表所示。（1表示熄滅，0表示點亮）</p><p><b>　　3系統(tǒng)設計方案</b></p><p>　　方案設計采用74ls

10、138譯碼器實現(xiàn)對燈的循環(huán)控制，通過對輸入地址碼的改變是不同輸出端有效實現(xiàn)對燈的控制，再配合六個與非門實現(xiàn)對剎車和正常運行時燈的閃爍情況控制，其中閃爍控制的CP脈沖由555定時器設計完成，而對于轉彎時尾燈的循環(huán)點亮則采用設計一個三進制計算器作為3-8譯碼器的地址輸入端實現(xiàn)。其總體框圖如下：</p><p>　　圖3-2方案二的原理框圖</p><p>　　4系統(tǒng)的組成及工作原理</p

11、><p><b>　　4.1系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　此系統(tǒng)由CP脈沖電路、三進制循環(huán)計數(shù)電路、開關控制電路及譯碼顯示電路組成。通過兩個開關鍵組合實現(xiàn)汽車正常運行、右轉彎、左轉彎和剎車四種情況。并通過六個發(fā)光二極管將四種狀態(tài)表現(xiàn)出來。</p><p>　　4.1.1 CP脈沖電路的設計</p><p>　　由5

12、55定時器構成的多諧振蕩器。由于555定時器內部的比較器靈敏度高，功能靈活，而且當采用差分電路形式，它所產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓的影響很小。所以由555構成的多諧振蕩器作為CP脈沖源。</p><p>　　4.1.2三進制計數(shù)器電路設計</p><p>　　對于要實現(xiàn)三進制的計數(shù)器，故應采用2個JK觸發(fā)器組成。由兩片 74LS76芯片來實現(xiàn)此功能，根據(jù)狀態(tài)轉移表列出激勵方程，并計算出激勵方

13、程中的J 、K輸入端。即可實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)。</p><p>　　4.1.3開關控制電路設計</p><p>　　電路需達到四個工作狀態(tài)，通過開關電路控制選擇部分電路是否正常工作，從而達到幾種功能的選擇。</p><p>　　4.1.4譯碼及顯示驅動電路</p><p>　　由74LS138譯碼器和六個與非門組成對輸出高低電平加以控制，從而

14、達到控制二極管的閃爍情況。當開關的狀態(tài)不同時3-8譯碼器會對不同的地址進行譯碼。</p><p><b>　　4.2系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　電路由555定時器控制脈沖信號源的頻率即可實現(xiàn)了頻率可調功能，又三進制計數(shù)器和一開關作為譯碼器的地址輸入端。即可完成左右轉彎時燈循環(huán)閃爍的功能。由組合電路構成的開關控制電路，產(chǎn)生出一控制信號G 、A。根據(jù)設計要求

15、可知當輸入開關信號相同則使得信號G為0.作為譯碼器的控制端使得譯碼器輸出都為高電平。與非另一信A，根據(jù)信號A的高電平或者CP脈沖則可實現(xiàn)汽車正常運行和剎車時尾燈的功能。</p><p>　　當開關S1，S0都斷開時，此時控制信號G=0，根據(jù)74LS138譯碼器的譯碼原則則使得輸出都為高電平，此時的控制信號A也為高電平，則兩者高電平做與非運算，得出為低電平。根據(jù)現(xiàn)實設計電路可得六盞燈都為滅的狀態(tài)，實現(xiàn)對于了汽車正常

16、運行時尾燈的情況。</p><p>　　當開關S1斷開，S0接通時，此時控制信號G=1，根據(jù)74LS138譯碼器的譯碼原則對于以地址控制輸出，此時的控制信號A也為高電平，那么根據(jù)譯碼器的特點此時輸出由三進制計數(shù)器的兩輸出和一開關S0構成地址控制端。從而控制輸出。由于此時地址端輸入應該為100 101 110三種，那么對于于譯碼器則只有y4 y5 y6輸出有效。那么就能實現(xiàn)左轉彎的功能了。</p>&

17、lt;p>　　同理要實現(xiàn)右轉彎時，即當開關S1接通，S0斷開時，此時控制信號G=1，根據(jù)74LS138譯碼器的譯碼原則對于以地址控制輸出，此時的控制信號A也為高電平，那么根據(jù)譯碼器的特點此時輸出由三進制計數(shù)器的兩輸出和一開關S0構成地址控制端。從而控制輸出。由于此時地址端輸入應該為000 001 010三種，那么對于于譯碼器則只有y0 y1 y2輸出有效。那么就能實現(xiàn)右轉彎的功能了。</p><p>　　而

18、當開關S1 S0都接通時,此時控制信號G=0,A=CP。根據(jù)3-8譯碼器的譯碼原則此時地址端控制無效，輸出全為高電平。而此時根據(jù)開關控制電路設計的控制信號A為CP脈沖信號，那么進入與非門的就是高電平和CP信號，所以在現(xiàn)實驅動電路中及LED一端的電壓就為CP。所以此時所有燈都會隨著CP脈沖的信號頻率不停的閃爍。而且利用555定時器產(chǎn)生的CP信號通過調節(jié)電壓電容等參數(shù)還能實現(xiàn)對CP信號的頻率改變。所以改變頻率時燈閃爍的速度也不同。實驗中可觀

19、察到明顯的現(xiàn)象。</p><p><b>　　5 電路設計</b></p><p>　　5.1 555時鐘脈沖電路</p><p>　　由于555定時器構成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。而且本實驗中控制電路對脈沖精度要求不高，只要能實現(xiàn)可調即可。故選擇采用NE555構成多諧振蕩器作為脈沖電路。其原理電路圖如下圖：</p>

20、<p>　　圖5-1 555時鐘脈沖電路</p><p>　　5.2三進制循環(huán)控制電路</p><p>　　要實現(xiàn)三進制計數(shù)，其狀態(tài)圖如下：</p><p>　　表5-1 三進制計數(shù)器的狀態(tài)表</p><p><b>　　其電路圖為</b></p><p>　　圖5-2 三進制循環(huán)控制

21、電路</p><p><b>　　5.3開關控制電路</b></p><p>　　設譯碼器和顯示驅動電路的使能端控制信號分別為G和A，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，A與現(xiàn)實驅動電路中與非門的一端相連接。根據(jù)總體功能表分析及組合的G、A與給定條件開關（S1、S0、CP）的關系真值表如下表：</p><p>　　表5-2 開關與控

22、制信號真值表</p><p>　　圖5-3 開關控制電路</p><p>　　5.4 譯碼及顯示驅動電路</p><p>　　譯碼與驅動顯示電路采用74LS138、六個與非門和六個反相器組成。74LS138的三個輸入端A2、A1、A0分別接入S1、Q1、Q0,當S1=0，使能端信號A=G=1,計數(shù)器的狀態(tài)為00 01 10時，譯碼器對應輸出端y0y1y2依次有效,

23、兩河與非門及使得指示燈d1 d2 d3按順序循環(huán)點亮，示意汽車左轉彎。同理當s1=1的時候指示燈d4　d5　d6按順序循環(huán)點亮，示意汽車右轉彎。當G=0,A=1時，74LS138的輸出端全為1高電平，此時指示燈全滅。而當G=0,A=CP時，同理指示燈將隨CP的頻率閃爍。其譯碼顯示驅動電路圖如下：</p><p>　　圖5-4 譯碼及顯示驅動電路</p><p><b>　　6 實

24、驗總結</b></p><p>　　本次實驗我們組員分工找資料，并積極配合，終于將汽車尾燈設計完成。在設計過程中我們用到了上學期學到的同步計數(shù)器的原理及設計方法和74LS138、555定時器、組合電路的設計等知識。本次實驗雖通過了多翻改進并基本實現(xiàn)了汽車正常運行、左右轉彎和剎車等功能，當實驗中通過仔細觀察發(fā)現(xiàn)電路中存在較大的時間延遲。本次實驗由555定時器構成的多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖比較正常，而且還實現(xiàn)

25、了頻率可調的擴展。其占空比比較平衡?？芍舆t問題不應該出在這里但是就用這個完全正常的脈沖觸發(fā)的三進制計數(shù)器就產(chǎn)生了較大的時間延遲。另外，在譯碼器不工作而直接用脈沖控制六個尾燈進行閃爍時，也產(chǎn)生了較大的時間延遲。在大概幾秒鐘延遲之后，三進制計數(shù)器正常工作，汽車尾燈也按要求工作。當然這是本次實驗的一個不夠完美的地方。期望下次這樣的情況能更好的改進。</p><p>　　通過這次設計，不僅加強了我們組員的合作精神。還讓

26、我們將所學的知識利用到了實踐中。更好地掌握實驗原理、操作方法、步驟，全面了解儀器設備的性能并正確地使用儀器，鍛煉我們的思考問題、分析問題和解決問題的能力，提高我們的創(chuàng)新思維和實際動手能力。</p><p><b>　　附錄一、原理圖</b></p><p><b>　　原理圖1 </b></p><p><b>