汽车尾灯控制器的电路设计仿真与制作

1、 课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电信 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 汽车尾灯控制器的电路设计仿真与制作 初始条件： 利用中、小规模集成电路芯片7400、7404、74138、7476、7486和其它器件实现对汽车尾灯显示的控制功能。电路组成框图如图1所示。（也可以使用单片机系统设计）图1汽车尾灯控制电路框图 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周内完成对汽车尾灯控制器的设计、仿真、装配与调试。2、技术要求：设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光管模拟），要求是：汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。当汽车右转

2、弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮。当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮。临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。制作实际运行装置。3、查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、 2009 年 6 月 2022 日，查阅相关资料，学习设计原理。2、 2009 年 6 月 2324 日， 方案选择和电路设计仿真。3、 2009 年 6 月 2527 日， 电路调试和设计说明书撰写。4、 2009 年 6 月 28

3、 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录1 设计要求12 Proteus简介23 汽车尾灯控制器电路总体方案设计及实现23.1 方案构思及设计23.1.1 汽车尾灯显示与汽车运行状态关系23.1.2 汽车尾灯控制电路功能描述23.1.3 总体原理框图23.2方案选择及单元电路设计2秒脉冲电路2开关控制电路23.2.3 三进制计数器电路23.2.4 译码与显示驱动电路23.3电路总图及工作原理23.3.1 总电路图23.3.2 工作原理23.4元器件参数计算24 电路分析及仿真结果24.1汽车左转弯仿真结果24.2汽车右转弯仿

4、真结果24.3汽车临时刹车仿真结果24.4汽车正常运行仿真结果25 元器件清单26 心得体会27 参考文献21 设计要求设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光管模拟），要求是：a)行驶时，尾灯全部熄灭。b)车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮。c)左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮。d)刹车时，所有指示灯同时闪烁。e)选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。制作实际运行装置。完成电路的设计，并进行仿真。2 PROTEUS简介Proteus 是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操

5、作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前

6、状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。3 汽车尾灯控制器电路总体方案设计及实现3.1 方案构思及设计 汽车尾灯显示与汽车运行状态关系由于汽车尾灯有4种不同的显示状态，所以需要设置2个开关来控制。假定开关用S1和S0来表示，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如表1所示。表1 尾灯和汽车运行状态表开关控制S0 S1汽车运行状态 左尾灯D3 D2 D1右尾灯D4 D5 D60 0正常运行灯

7、灭灯灭1 0右转弯灯灭按D4 D5 D6顺序循环点亮0 1左转弯按D3 D2 D1顺序循环点亮（左循环）灯灭（右循环）1 1临时刹车所有尾灯随时钟CP同时闪烁（ps:开关断开,输入为高电平1；开关闭合，输入为低电平0） 汽车尾灯控制电路功能描述分析以上设计任务，由于汽车正常运行、左转弯、右转弯、临时刹车时，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以可用一个三进制计数器的状态控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件（S1,S0,CP,Q1,Q0）的关系，及逻辑功能表如表2所示（表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态）。表2 汽车尾灯控制逻辑功

8、能表开关控制S0 S1三进制计数器Q1 Q06个指示灯D1 D2 D3D4 D5 D61 1X X 0 0 0 0 0 00 10 00 11 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 00 00 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 10 0X XCP CP CPCP CP CP 总体原理框图 由表二得出总体框图，如图1所示。 显示驱动电路三进制计数器译码电路秒脉冲电路开关控制电路 图1 原理框图3.2方案选择及单元电路设计秒脉冲电路方案一：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

9、中的R、C的值无关。所以此电路能够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，而且频带窄，不能用于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路方案二：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。555定时器引脚图见图2 图2 555定时器的引脚图秒脉冲电路如图3 图3 秒脉冲电路

10、开关控制电路设74LS138与显示驱动电路的使能控制信号为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合的G, A与给定条件（S1,S0,CP）的真值表，如表3所示。 表3 真值表开关控制CP使能信号S1S0GA00X0101X1110X1111CP0CP 根据表3经过整理可得逻辑表达式为 G=S1S0 A=S1S0 +S1S0CP =S1S0.S1S0CP开关控制电路如图4所示 图4 开关控制电路 三进制计数器电路方案一：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7476芯片即可（7476芯片引脚图如图3.7所示），因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。方案二：由D触发器

11、构成的三进制计数器；两个D触发器可由一片双D触发器7474芯片实现（7474芯片引脚图如图3.9所示），以及7400与非门和7404非门来实现此电路。由于电路结构较之上一方案有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个），成本较高，因此不采用此方案。 表4真值表现态 Q1 Q0次态Q1n+1 Q0n+10 00 11 01 10 11 00 0X X三进制计数器电路如图5 所示 图5 三进制计数器电路 译码与显示驱动电路显示驱动电路由6个发光二极管和反相器构成;译码电路由3-8线译码器74LS138和6个与非门构成。74LS138的三个输入端A2，A1 ，A0分别接S0，Q1，Q0，而Q 1,Q0是三

12、进制计数器的输出端。当S0=0，使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端Y0，Y1，Y2依次输出低电平，最后经过反相器之后为低电平，指示灯D3D2D1依次点亮，示意汽车左转弯。当S0=1，使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端Y4，Y5，Y6依次输出低电平，最后经过反相器之后为低电平，指示灯D4D5D6依次点亮，示意汽车右转弯。当G=0，A=1，74LS138的输出端全为1，反相器的输出端全为1，指示灯全灭。当G=0，A=CP，74LS138的输出端全为0，反相器的输出端全为0，指示灯随CP的频率变化而闪烁。译码

13、电路如图6所示 图6 译码电路显示驱动电路如图7所示 图7 显示驱动电路3.3电路总图及工作原理 总电路图在完成各个局部电路设计后，可得到汽车尾灯控制器的完整逻辑电路。图8为整体电路设计图 图8 电路总图 工作原理首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，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，此信号提供左转、右转的原始信号。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

14、号即可输出到发光二极管上，实现所需功能3.4元器件参数计算由于汽车尾灯的点亮是给人不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，所以我们在设计的时候是的555 定时器设计的一个脉冲产生源，占空比约为50%，它产生的频率F 约为2HZ。然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.5S，这样就能让人很清楚的明白该汽车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的发生。4 电路分析及仿真结果对设计好的电路进行软件仿真。4.1汽车左转弯仿真结果： 汽车左转弯时，指示灯按左循环（D3D2D1）点亮4.2汽车右转弯仿真结果： 汽车右转弯时，指示灯按右循环（D4D5D6）点亮4.3汽车临时刹车仿真结果： 临时刹车时，所有指示灯随CP同时闪烁。4.4汽车正常运行仿真结果： 正常运行时，所有指示灯全灭。5 元器件清单所需元件见表5表5原件名称数量3.3K电阻212K，30 K电阻各1200电阻6001F，12F电容各1开关2发光二极管LED(共阳)6555定时器NE555174LS0027