汽车尾灯课程设计(李磊)

0应用电子课程设计报告课程名称：应用电子技术课程设计系部：电子系专业班级:08电子学生姓名：李磊指导教师：廖惠慧完成时间：2011.03.14报告成绩：评阅意见：评阅教师日期1目录摘要……………………………………………………………………………………2第一章引言和设计目的……………………………………………………...31、引言………………………………………………………………………………….32、设计目的…………………………………………………………………………….33、设计要求…………………………………………………………………………….3第二章设计内容…………………………………………………….………….41、总体逻辑结构………………………………………………………………………42、总体方案框图………………………………………………………………………53、单元电路设计……………………………………………………………………….64、时钟电路设计…………………………………………………………………….....85、尾灯电路设计……………………………………………………………………….9第三章仿真分析………………………………………………………………..101、时钟信号源（CLK）的仿……………………………………………………………112、汽车左转弯仿真…………………………………………………………………….113、汽车右转弯仿真…………………………………………………………………….124、左右转弯刹车仿真………………………………………………………………….13设计总结…………………………………………………………………………..14参考文献…………………………………………………………………………..152汽车尾灯控制电路设计与仿真分析学生姓名：李磊指导老师：廖惠慧摘要：本课程设计主要解决汽车尾灯在刹车、直行、转弯时指示灯按指定的要求闪烁。汽车尾灯控制电路由六大部分组成：脉冲产生电路、显示驱动电路、记数电路、译码电路、开关控制电路、二极管模拟控制尾灯电路。脉冲电路采用555定时器设计产生一个方波脉冲，占空比约为50%，脉冲的频率F约为2HZ，确保不因频率过高或者过低而影响尾灯的闪烁。主电路主要是通过开关控制汽车尾灯的点亮方式，主要采用了74138译码器和74160计数器，以及与非门构成。主电路包括向左转和向右转两大部分电路在课程设计中要使用到的电路设计和Protel2004对设计电路图的绘画以及用Multisim对电路的仿真分析。设计出的电路在正常情况下可以达到设计目的，并且经过完善后可以应用到汽车尾灯控制电路的制造当中，解决实际问题，避免交通事故的发生。关键词：尾灯电路设计ProtelDXP2004绘图Multisim仿真74138译码器555定时器3第1章设计引言和设计目的（1）引言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节.当今社会生活节奏快，交通拥挤，导致交通事故频繁发生，其中汽车追尾事件在交通事故中所占比重较大，追尾时间的产生主要是由于司机的疏忽以及无法把握前方车辆的运行的状况而导致的；而汽车尾灯控制电路的产生，恰好有利于缓解这一状况，通过对尾灯的控制，体现汽车在公路的上的行驶状态，即汽车正常行驶时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯右循环点亮左转弯时左侧三个指示灯按左循环循序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。通过这一特点来提示后方车辆本车的行驶情况，有利于减少汽车追尾事件的发生，是一个值得普及的设计，而与此同时在此设计的基础上还可实现电路的拓展，例如加上被劫持报警装置等实用设备。汽车尾灯控制电路如果在汽车领域广泛应用将有利于减少交通事故的发生。（2）课程设计目的1、用6个个发光二极管模拟6个（汽车尾部左右各3个灯）2、当汽车正常行使时6个灯全灭3、当汽车左转时，左边3个灯循环闪亮4、当汽车右转时，右边3个灯循环闪亮5、当汽车刹车时，6个灯全部闪亮（3）课程设计要求1、画出控制电路框图和原理图2、用multisim完成电路仿真分析3、写出设计报告4第二章设计内容（1）、总体逻辑结构汽车尾灯运行状态关系根据课程设计任务书要求，分析汽车运行状态与尾灯关系可得如下关系表（表1.1）。其中J1,J2代表控制开关。表1.1汽车尾灯与汽车运行关系表J2J1运行状态左尾灯右尾灯00110101正常行驶右转弯左转弯紧急刹车灭灭左尾灯循环闪烁所有灯同时闪烁灭右左尾灯循环闪烁灭所有灯同时闪烁汽车尾灯电路的逻辑电路关系按照以上汽车的运行状态与尾灯关系分析总结，写出汽车尾灯正常行驶，左转弯，右转弯，紧急刹车时的二进制代码，以实现汽车正常行驶时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯右循环点亮左转弯时左侧三个指示灯按左循环循序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁的任务要求。其关系如下表（表1）。表１汽车尾灯电路的逻辑关系表开关控制二进制代码左尾灯右尾灯J200001111J101110001Q1X001001XQ0X010010XD40000100CLKD50000010CLKD60000001CLKD10100000CLKD20010000CLKD30001000CLK5（2）、总体方案框图根据课程设计任务书要求，以及汽车尾灯逻辑关系的分析，得出设计该电路大体需要开关控制电路、驱动显示电路、译码电路、时钟脉冲信号产生电路、三进制计数电路以组成汽车尾灯控制电路，其中驱动显示电路和译码电路共同构成了尾灯电路。其控制关系如下图（图1）。图1总体方案图（3）、单元电路设计进制单元电路的设计74160N的基本介绍下图和下表分别为74160N的逻辑电路图和功能表。U474160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2图274160N逻辑电路引脚图显示驱动电路开关控制电路译码电路时钟脉冲信号发生器三进制计数器6表274160N的逻辑功能表利用74160N设计三进制计数器将同步十进制计数器74160接成同步三进制计数器（如图3），该电路是采用异步置零法接成的三进制计数器，当计数器成QdQcQbQa=0011状态时，担任译码器的门G输出低电平信号给RCO端，将计数器置零，回到0000状态。U174160N*QA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U2A7403N*1图3三进制电路图（4）、时钟电路设计A1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIR114.43MOhmR228.86MOhmR3100OhmC110nFC210nFVDD12V90874VDD图4时钟电路图CLKRCDLOADEPET工作状态X↑XX↑01111X0111XX0X1XX101置零预置零保持保持（但C=0）计数7（5）、尾灯电路的设计1）74LS138译码器的介绍下图为3位二进制138译码器,输入的三位二进制代码共有8种状态,译码器将每个输入代码成对应的一根输出线上的高、低电平信号。例如当输入ABC=000时，A、B、C为0V，对应取非均为3V。这时Y0输出高电平（3.7），其他输出端均为低电平（0.7V），于是将输入的000代码译成了Y0端的高电平信号。U174LS138N*Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5图5138译码器引脚图2）汽车尾灯电路采用发光二极管非门、与非门、电阻丝、138译码器接成汽车尾灯电路如图6所示，其中138译码器输入端接三进制计数器，输出端接显示电路，构成了译码电路，而由发光二极管、电阻丝、与非门、非么构成了显示驱动电路。在与非门的一端接译码电路，另一端接开关控制电路。8LED1LED2LED3LED4LED5LED6R11.0Ohm_5%R21.0Ohm_5%R31.0Ohm_5%R41.0Ohm_5%R51.0Ohm_5%R61.0Ohm_5%VCC5VU1A7405NU1B7405NU1C7405NU1D7405NU1E7405NU1F7405NU2A7400NU2B7400NU2C7400NU2D7400NU3D7400NU3C7400NU574LS138NY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5VCC89103450三进制计数器6开关控制电路图6汽车尾灯电路3）开关控制电路的设计根据设计需求，在开关控制电路中当J3断开时，J1J2通过二进制转换可控制汽车在左右转弯时尾灯的闪烁情况，当汽车紧急刹车时根据要求尾灯需全部闪烁故尾灯需要由J1J2及时钟脉冲共同控制，此时J1J2J3全部闭合，J3闭合时，时钟脉冲系统参与控制。其中G=J1’J2+J2’J1；A=（J1’J2’+J1’J2+J1J2’）+CLK可列写出真值表(表3)表3开关控制电路真值表J1J2CLKGA00110101XXXCLK0110111CLK根据真值表选取开关、与非门非门等电子元件器件设计图7的电路9U1A7405N*U2A7405N*U3A7400N*U4A7400N*U5A7400N*U6A7400N*U7A7410N*U8A7432N*汽车尾灯电路三进制计数器J1Key=SpaceJ2Key=SpaceJ3Key=Space时钟脉冲图7开关控制电路图4）.尾灯总体电路图LED1LED2LED3LED4LED5LED6R11.0Ohm_5%R21.0Ohm_5%R31.0Ohm_5%R41.0Ohm_5%R51.0Ohm_5%R61.0Ohm_5%VCC5VU1A7405NU1B7405NU1C7405NU1D7405NU1E7405NU1F7405NU2A7400NU2B7400NU2C7400NU2D7400NU3D7400NU3C7400NU474160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U574LS138NY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5U6A7403N0J1SPSTJ2SPSTJ3SPSTU7A7405NU8A7405NU3A7400NU10A7400NU11A7400NU12A7400NU13A7410NVCC89101817252172624272019R70.450938MOhmR836.075MOhmR9100OhmC110nFC210nFVDD12V0343332VDDU9A7432N3637635V112VR103.0Ohm_5%10V25V3820A1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI34522图8尾灯控制总体电路10第三章仿真分析Multisim仿真分析（1）、时钟信号源（CLK）的仿真①．说明：由于汽车尾灯是的点亮是给人的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采用的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1.5HZ。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。②．设计计算公式：高电平时间：CRRtph)(7.021低电平时间：CRtpl27.0占空比：RRRRtttplphphD22121③．设计最后图形如右图所示：高电平时间tph=287.0ms低电平时间tpl=217.0ms占空比D=56.9%频率F=1.98④.仿真波形以及连接图形：如下图所示为在Multisim2001里仿真时的实际连接电路。其中端口3为输出端，使用的时候只要将端口3接到CLK端即可。11图2.时钟信号源（CLK）N555定时仿真结果图形如下图所