汽车尾灯控制电路的设计

1、5汽车尾灯控制电路的设计1技术指标用六个发光二极管模拟车尾部左右两侧的三个尾灯，用开关 K1 , K0模拟转向信号 运行信号和刹车信号。对尾灯的控制要求是： 开关控制汽车运行状态右转尾灯左转尾灯K1 K0 D1D2D3 D4D5D60 0正常运行灯灭灯灭0 1右转弯 灯灭 按D1D2D3顺序循环点亮1 0左转弯 灯灭按D6D5D4顺序循环点亮1 1临时刹车所有的尾灯随时钟CP同时闪烁2设计方案及比较2.1 方案一2.1.1 秒脉冲电路的设计由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，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

2、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，555定时器引脚图如U1555_TIM£R_IMTED图1所示图1 555定时器引脚图2.1.2 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, 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，有总体逻辑功能可知， G 和F 与开关控制变量，K1、K0以及时间脉冲CP之间的关系如下：（1）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）（2）01汽车右转弯行驶（此时译码器在计

3、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）（3）10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）（4） 1 1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的输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲CP的作 用下同时闪烁）2.1.3 三进制计数计数器电路的设计由J-K触发器构成的三进制计数器；由于电路只需采用一片双J-K触发器74LS76芯片即可，因此电路结构

4、简单，成本低， 74LS76芯片引脚图如2图所示。>lCLKfIK1PREIQICLRF就1JGNEvcc2K>2CLK;2QEPRT2CLRf2J7476图2 74LS76引脚图 武汉理工大学 V专业课程设计（一）课程设计说明书2.1.4 译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下， 提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。 因此，译码与显示驱动电路可用 74LS138（其功能表如表3.3所示）、6个与非门和6个反 相器构成。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q

5、0。当图中G=F=1、 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， 示意汽车右转弯；当图中 G=F=1、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，示意汽车左转弯；当图中 G=0，F=1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

6、了 4种不同模式下的尾灯状态显示，74LS138 译码器引脚图如图3所示。VCCY0Y1Y2Y3G1Y4Y7Y5GNDY674133图3 74LS138译码器引脚图2.1.5 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6个电阻组成，图中，当6个反相器的输出 为低电平时，相应的发光二级光管被点亮。2.2 方案二221秒脉冲电路的设计由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，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。2.2.2 开关控制电路的

7、设计设译码器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。2.2.3 三进制计数计数器电路的设计由D触发器构成的三进制计数器；两个D触发器可由一片双D触发器74LS74芯片实现，以及74LS00与非门和74LS04 非门来实现此电路。此电路结构上有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个），成本较高，74LS74芯片引脚图如图4所示。R K E ) L L R 应 c DC p QQIL IX 一 Jc R E K E Q Q Q L 2 L R 2 S va Q P p- 2 P-7474图4 74LS74芯片引脚

8、图2.2.4 译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮武汉理工大学专业课程设计（一）课程设计说明书因此，译码与显示驱动电路可用 74LS138（其功能表如表3.3所示）、6个与非门和6个反相器构成。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当图中G=F=1、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

9、车右转弯；当图中 G=F=1、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，示意汽车左转弯；当图中 G=0，F=1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。2.2.5 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6个电阻组成，图中，当6个反相器的输出 为低电平时，相应的发光二级光管被点亮。2.3 方案三2.3.1 秒脉冲电

10、路的设计石英晶体振荡器；此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率 fs,而与电路中的R,C的值无关。 所以此电路能得到频率稳定性极高的脉冲波形， 它的缺点就是频率不能调节，而且频带宽, 不能用于宽带滤波。2.3.2 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，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。2.3.3 三进制计数计数器电路的设计由D触发器构成的三进制计数器;两个D触发器可由一片双D触发器74LS74芯片实现，以及74LS00与非门和74LS04 非门来实现此电路。此电路结构上有点复杂，而且需要三个芯片（至少两

11、个） ，成本较高。2.3.4 译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下， 提供 6 个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。 因此，译码与显示驱动电路可用 74LS138（其功能表如表3.3所示）、6个与非门和6个反 相器构成。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当图中G=F=1、 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

12、顺序点亮， 示意汽车右转弯；当图中 G=F=1 、 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，示意汽车左转弯；当图中 G=0， F=1 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。2.3.5 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 6 个电阻组成，图中，当 6个反相

13、器的输出 为低电平时，相应的发光二级光管被点亮。2.4 方案比较以上三种方案基本上大同小异，只是在秒脉冲电路的设计和三进制计数电路的设计 两个环节不同： 1、方案一和方案二利用 555 定时器构成的多谐振荡器来实现秒脉冲， 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；而方案三用的是石英晶体振荡器，它的振荡频率仅取决于石英晶体 的串联谐振频率fs,而与电路中的R，C的值无关。虽然此电路能得到频率稳定性极高的 脉冲波形，但是频率不能调节，而且频带宽，

14、不能用于宽带滤波。2、方案一利用双 J-K 触武汉理工大学专业课程设计（一）课程设计说明书发器74LS76芯片构成三进制计数器，此电路结构简单，成本低；而方案二和方案三用触发器构成三进制计数器，两个D触发器可由一片双 D触发器74LS74芯片实现，以及 74LS00与非门和74LS04非门来实现此电路，此电路结构上有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个），成本较高。综合考虑上述三种方案，无论是从成本还是可行性，方案以最 优，方案而次之，方案三最差3实现方案首先，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给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输

15、入与非门的输入信其次，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，此信号提11供左转、右转的原始信最后，左转、右转的原始信号通过 6个与非门，6个非门以及7410提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能总电路图如图 5所示:O5V图5工作原理图3.1参数计算与器件选择(1) 电阻：由于 f=1.43/(R1+2R2)C=1Hz ，所以选取 R1=28.86 KQ, R2=57.72 KQ, R3=300 Q, R4= 7 KQ , 3= C2=100F，其他电阻可选为 100Q 即可。(2 )电容：如上所

16、述，电容均选 100卩F/25V。3.2元器件器脚图其它用到得个元器件引脚图如图4所示：1AVCC1B4B1Y4AcA4YcL333AGND3Y1421331211974E61AVCC1¥6A2A6Y2Y5A3A5Y3Y4AGND4Y143斗5107斗041AVCCIE43L¥4A詰4Y2B3B2Y3AGND3Y1AVCCIB1C1Y3C2C3B2Y3AGND3Y74007410图6元器件引脚图4调试过程及结论将设计好的控制电路分别接好电源和地线，然后接上函数发生器的脉冲信号，先将开关K1、K0分别接低电平0、0,发现显示灯全灭，表示汽车正常行驶；再将开关K1、K0分别接低

17、电平0和高电平1,发现右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点 亮，表示汽车右转弯行驶；然后将开关 K1、K0分别接高电平1和低电平0,发现左侧尾武汉理工大学专业课程设计（一）课程设计说明书灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮，表示汽车左转弯行驶；左后将开关K1、K0分别接高电平1、1,发现左右两侧的指示灯在时钟脉冲CP的作用下同时闪烁,表示汽车临时刹车。在调试的过程中前面三种情况相当顺利，很快就完成了，最后模拟临 时刹车的时候，开始发现6个指示灯全亮，并没有出现闪烁的现象，经检查才知是函数发 生器脉冲信号的频率太高，将其调节到合适的频率后，终于出现了期待已久的左右两侧

18、的 指示灯同时闪烁。5心得体会这次课程设计可以说是相当成功的， 虽然是第一次接触这个东西，但是基于以前做过 数电实验，课程设计也就变得不是那么的困难了。但是，它又不是单纯的和想数电实验一 样，认真听完老师所讲的内容，拿着电路图接好实验电路，完成电路各个部分的逻辑功能 就可以了，它对我们的要求远远高于数电实验所能达到的高度。我们不仅要全面了解所选 的设计题目，还要在网上充分查阅资料，再结合我们以前所学过的数电知识，自己拟定实 验方案和设计实验电路。连接电路我是和同学一起做的，虽然我们这个电路的连接比较困 难，但是经过一上午的辛苦奋斗，终于光荣的完成了实验所需要的实现电路，在宿舍调式 电路也比较顺利，很快就完成了，出现了期待中的实验现象，但是去老师那里调试的时候， 由于脉冲信号的频率没有控制好，刹车的时候没有出现闪烁，而是一直灯亮，调整频率后 就很快更正过来了，整个过程还是非常顺利比较成功的。经过这次的课程设计，我更加体 会到了数电在日常生活中的广泛应用，正是由于它