汽车尾灯控制电路课程设计

I目录1绪论..............................................................................................................................................11.1课题研究背景及意义...........................................................................................................11.2设计主要内容........................................................................................................................12设计方案选取与论证..............................................................................................................21.1设计任务及要求....................................................................................................................21.2方案论述与选择....................................................................................................................21.2.1设计思路及流程................................................................................................................21.2.2方案论述与确定................................................................................................................31.2.3设计方案框图.....................................................................................................................43硬件电路设计............................................................................................................................53.1开关控制电路........................................................................................................................53.2译码电路.................................................................................................................................63.3三进制计数器........................................................................................................................83.4脉冲发生电路........................................................................................................................93.5显示驱动与尾灯显示电路...............................................................................................104电路测试与仿真.....................................................................................................................104.1Proteus简介...........................................................................................................................114.2利用Proteus进行电路仿真.............................................................................................125结论............................................................................................................................................156致谢............................................................................................................................................167参考文献...................................................................................................................................1711绪论1.1课题研究背景及意义现代汽车尾灯是19世纪90年代末由美国哥伦比亚号汽车把电灯作为前灯和尾灯，而提出的最早的一种尾灯结构形式。它是在电灯技术逐步进步的基础上发展起来的，其中包含了尾灯的光源及其控制系统、反射镜、照射镜等。随着氙气灯的使用，驾驶的安全性与舒适性得到很大的改善，不仅有助于缓解人们夜间驾驶的紧张与疲劳，而且克服了驾驶人员的安全问题并使汽车的尾灯使用寿命加长。到如今已经发展出了各种各样绚丽多彩的尾灯形式。老式汽车尾灯通常是基于传统的机械和纯电路的控制方式，完全取决于尾灯系统所采用的硬件来保证它的正常工作，一旦电路老化或者因为机械振动而引起的接触问题以及机械元件变形而不能及时触发电路电源开关，从而导致电路出现故障，这类问题是经常发生的，而除了选用更好的硬件系统元件外几乎没有别的可靠的方法来避免这类故障的发生，于是，选用智能型的元件来进行系统的设计，增加系统的稳定性和可控制性是非常必要且有重要意义的[1]。现代汽车尾灯控制电路一般是用基于微处理器的硬件电路结构构成，但因为硬件电路存在局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，所以可靠性不高，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来了一定的局限性。目前，汽车尾灯控制电路是一种应用极为广泛的设备，具有很好的性价比[2]。1.2设计主要内容本文主要从开关控制电路、译码电路、显示驱动电路、三进制计数器及脉冲发生电路5个部分出发。采用开关电路消除无关状态，使其单纯实现2个开关控制4个状态设计要求；时钟脉冲电路主要采用555定时电路实现输出稳定的1HZ时钟脉冲；采用四位二进制同步加法计数器74LS161来改装构成三进制计数器（时序电路）配合3线-8线译码器从而实现不同状态的显示要求。使其5个部分相互配合从而实现刹车时车尾灯闪烁、左右转弯时车尾灯左右循环点亮的设计要求。D1D2D3D1D2D3D1D2D3L1L22L33L1L2L3L1L2L3D1D2D3D1D2D3D1D2D3D1D2D3D1D2D3D1D2D32设计方案选取与论证1.1设计任务及要求设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个），用开关S1、S2选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。（1）汽车正常运行时尾灯全部熄灭；（2）汽车左转弯时左边的三个发光二极管按顺序循环点亮；（3）汽车右转弯时右边的三个发光二极管按顺序循环点亮；（4）汽车刹车时所有的指示灯随CP脉冲同时闪烁。1.2方案论述与选择1.2.1设计思路及流程分析设计要求知应设计一个汽车尾灯控制电路，用6个发光二级管模拟汽车尾灯，即应有三个左转向尾灯（L1L2L3）和三个右转向尾灯（D1D2D3）。再用两个开关（S0S1）分别控制左转弯尾灯和右转弯尾灯在不同状态下的显示：（1）当右转向开关打开时，右转向尾灯的3个发光二级管向右循环显示；（2）当左转向开关打开时，左转向尾灯的3个发光二极管向左循环显示；（3）当刹车时，6个发光二极管全部闪烁。由任务要求得出具体汽车尾灯状态分析如下表表1：表1汽车尾灯状态分析表开关控制汽车运行状态右转向尾灯左转向尾灯图1右转向显示规律图图2左转向显示规律图图3刹车显示规律图S0S1D1D2D3L1L2L300正常行驶熄灭熄灭01右转弯D1D2D3D1熄灭10左转弯熄灭L1L2L3L111刹车闪烁闪烁根据上述设计要求分析研究后，整理得出实现要求功能需要由开关控制电路、译码电路、显示驱动电路、三进制计数器及脉冲发生电路5个部分组成，并且分析可知，时钟脉冲电路大多采用555定时器驱动，译码与显示驱动电路在数电大致采用3线-8线译码器搭配LED实现，故上述两种分电路不做方案论证，接下来我将以时序电路为中心进行分析，设计相关方案。1.2.2方案论述与确定在设计初期共提出三种设计方案：（1）方案一：以单片机为核心部件，实现其对6个车尾灯（LED）的简单易行控制，而且稳定性很高。单片机通过编写代码指令代可以很容易的控制LED的闪烁方式，并且给单片机产生外部中断，达到独立按键来模拟左右转及刹车。故此电路可以使用单片机来实现，但此方案方式不符合课设要求采用数电内容设计电路图，故排除。（2）方案二：利用晶振分频电路实现时钟脉冲信号CP，触发移位寄存器74LS197，从而使移位寄存器循环输出状态信号，再配合六个与非门实现对刹车和正常运行等运行情况时尾灯的闪烁情况控制，实现灯的循环点亮。模拟运行时发现电路可能存在竞争冒险，这将会使尾灯在闪烁时出现不自然的中间过程，故排除。（3）方案三：采用以为逻辑门电路为核心的时序电路，通过查询资料获知，可通过555定时器产生的脉冲信号作为计数器和刹车触发信号，再由计数器构成的三进制计数器，产生00-01-10-00循环信号实现车尾灯左转和右转显示，用开关电路产生的两个输入作为3线-8线译码器74LS138的使能端和高位输入，即让74LS138输入端输入000-001-010或100-101-110循环信号，从而实现设计任务中左转右转的要求，同时通过开关控制74LS138译码器的高电平有效使能端，使其达到刹车的任务要求。通过查询相关资料获出，74LS161和jk触发器均可实现上述00-01-10-00信号循环输出要求，虽然74LS161不是课程所学芯片，接触不深，但查询资料得知使用74LS161可使电路更为的精简，另一方面也能提升电路的稳定性，降低运行时的出错可能性。故最后决定使用74LS161作为时序计