課程設(shè)計(jì)---汽車尾燈控制電路課程報(bào)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(shè)計(jì)汽車尾燈控制電路，由兩個(gè)開關(guān)控制實(shí)現(xiàn)汽車正常運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)尾燈的情況。尾燈分別由左右各三燈泡組成，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)，由控制端G=0再配合另一控制信號(hào)即可輕易實(shí)現(xiàn)汽車正常運(yùn)行和剎車的情況。為實(shí)現(xiàn)汽車左右轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈循環(huán)閃爍的功能，本實(shí)驗(yàn)

3、采用74ls76JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器控制，配合74ls138譯碼器的另一輸入即可實(shí)現(xiàn)尾燈的循環(huán)閃爍。定時(shí)脈沖源部分由555組成單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)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(yīng)

4、用。汽車行駛時(shí)會(huì)出現(xiàn)正常行駛，左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急剎車四種情況。針對(duì)這四種情況可以設(shè)計(jì)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(jìn)的燈光照明技術(shù)在汽車燈具上得到了更多的運(yùn)用。LED被稱為是第四代的汽車光源，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)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(nèi)照明。在汽車照明中，預(yù)計(jì)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(shè)計(jì)的后燈（尾燈、剎車燈和轉(zhuǎn)向燈）已出現(xiàn)在2000型凱迪拉克和S級(jí)奔弛等高檔車上，另外，LED還可為車內(nèi)物體提供獨(dú)立的局部照明，例如頂燈、閱讀燈、抓柄、車鎖、開關(guān)、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(dá)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(jī)。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)利用74138譯碼器對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行譯碼，從而得到一個(gè)低電平輸出，再由這個(gè)低電平控制一個(gè)計(jì)數(shù)器74161，555計(jì)數(shù)器輸出為高電平時(shí)就點(diǎn)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(diǎn)亮。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)內(nèi)容分析及要求</p><p><b&g

7、t;　　2.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾燈顯示狀態(tài)的控制。汽車尾部左、右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車運(yùn)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(shí)，左右兩側(cè)的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；</p><p>　　2）汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮

8、，左側(cè)的指示燈熄滅；</p><p>　　3）汽車左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，右側(cè)的指示燈熄滅；</p><p>　　4）汽車臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)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(gè)開關(guān)變量進(jìn)行控制，假定用開關(guān)S1和S0進(jìn)行控制，可以列出尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表。</p><

9、p>　　在汽車左、右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，可用一個(gè)三進(jìn)制計(jì)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(diǎn)亮三個(gè)指示燈。假定三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用Q1、Q0表示，可得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)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(diǎn)亮）</p><p><b>　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　方案設(shè)計(jì)采用74ls

10、138譯碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的循環(huán)控制，通過對(duì)輸入地址碼的改變是不同輸出端有效實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的控制，再配合六個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車和正常運(yùn)行時(shí)燈的閃爍情況控制，其中閃爍控制的CP脈沖由555定時(shí)器設(shè)計(jì)完成，而對(duì)于轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈的循環(huán)點(diǎn)亮則采用設(shè)計(jì)一個(gè)三進(jìn)制計(jì)算器作為3-8譯碼器的地址輸入端實(shí)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(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)電路、開關(guān)控制電路及譯碼顯示電路組成。通過兩個(gè)開關(guān)鍵組合實(shí)現(xiàn)汽車正常運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車四種情況。并通過六個(gè)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(shè)計(jì)</p><p>　　由5

12、55定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度高，功能靈活，而且當(dāng)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(gòu)成的多諧振蕩器作為CP脈沖源。</p><p>　　4.1.2三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于要實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，故應(yīng)采用2個(gè)JK觸發(fā)器組成。由兩片 74LS76芯片來實(shí)現(xiàn)此功能，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表列出激勵(lì)方程，并計(jì)算出激勵(lì)方

13、程中的J 、K輸入端。即可實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)。</p><p>　　4.1.3開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電路需達(dá)到四個(gè)工作狀態(tài)，通過開關(guān)電路控制選擇部分電路是否正常工作，從而達(dá)到幾種功能的選擇。</p><p>　　4.1.4譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　由74LS138譯碼器和六個(gè)與非門組成對(duì)輸出高低電平加以控制，從而

14、達(dá)到控制二極管的閃爍情況。當(dāng)開關(guān)的狀態(tài)不同時(shí)3-8譯碼器會(huì)對(duì)不同的地址進(jìn)行譯碼。</p><p><b>　　4.2系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　電路由555定時(shí)器控制脈沖信號(hào)源的頻率即可實(shí)現(xiàn)了頻率可調(diào)功能，又三進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一開關(guān)作為譯碼器的地址輸入端。即可完成左右轉(zhuǎn)彎時(shí)燈循環(huán)閃爍的功能。由組合電路構(gòu)成的開關(guān)控制電路，產(chǎn)生出一控制信號(hào)G 、A。根據(jù)設(shè)計(jì)要求

15、可知當(dāng)輸入開關(guān)信號(hào)相同則使得信號(hào)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(hào)A的高電平或者CP脈沖則可實(shí)現(xiàn)汽車正常運(yùn)行和剎車時(shí)尾燈的功能。</p><p>　　當(dāng)開關(guān)S1，S0都斷開時(shí)，此時(shí)控制信號(hào)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(shí)的控制信號(hào)A也為高電平，則兩者高電平做與非運(yùn)算，得出為低電平。根據(jù)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)電路可得六盞燈都為滅的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于了汽車正常

16、運(yùn)行時(shí)尾燈的情況。</p><p>　　當(dāng)開關(guān)S1斷開，S0接通時(shí)，此時(shí)控制信號(hào)G=1，根據(jù)74LS138譯碼器的譯碼原則對(duì)于以地址控制輸出，此時(shí)的控制信號(hào)A也為高電平，那么根據(jù)譯碼器的特點(diǎn)此時(shí)輸出由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩輸出和一開關(guān)S0構(gòu)成地址控制端。從而控制輸出。由于此時(shí)地址端輸入應(yīng)該為100 101 110三種，那么對(duì)于于譯碼器則只有y4 y5 y6輸出有效。那么就能實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎的功能了。</p>&

17、lt;p>　　同理要實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)彎時(shí)，即當(dāng)開關(guān)S1接通，S0斷開時(shí)，此時(shí)控制信號(hào)G=1，根據(jù)74LS138譯碼器的譯碼原則對(duì)于以地址控制輸出，此時(shí)的控制信號(hào)A也為高電平，那么根據(jù)譯碼器的特點(diǎn)此時(shí)輸出由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩輸出和一開關(guān)S0構(gòu)成地址控制端。從而控制輸出。由于此時(shí)地址端輸入應(yīng)該為000 001 010三種，那么對(duì)于于譯碼器則只有y0 y1 y2輸出有效。那么就能實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)彎的功能了。</p><p>　　而

18、當(dāng)開關(guān)S1 S0都接通時(shí),此時(shí)控制信號(hào)G=0,A=CP。根據(jù)3-8譯碼器的譯碼原則此時(shí)地址端控制無效，輸出全為高電平。而此時(shí)根據(jù)開關(guān)控制電路設(shè)計(jì)的控制信號(hào)A為CP脈沖信號(hào)，那么進(jìn)入與非門的就是高電平和CP信號(hào)，所以在現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)電路中及LED一端的電壓就為CP。所以此時(shí)所有燈都會(huì)隨著CP脈沖的信號(hào)頻率不停的閃爍。而且利用555定時(shí)器產(chǎn)生的CP信號(hào)通過調(diào)節(jié)電壓電容等參數(shù)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)CP信號(hào)的頻率改變。所以改變頻率時(shí)燈閃爍的速度也不同。實(shí)驗(yàn)中可觀

19、察到明顯的現(xiàn)象。</p><p><b>　　5 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 555時(shí)鐘脈沖電路</p><p>　　由于555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。而且本實(shí)驗(yàn)中控制電路對(duì)脈沖精度要求不高，只要能實(shí)現(xiàn)可調(diào)即可。故選擇采用NE555構(gòu)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(shí)鐘脈沖電路</p><p>　　5.2三進(jìn)制循環(huán)控制電路</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)，其狀態(tài)圖如下：</p><p>　　表5-1 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表</p><p><b>　　其電路圖為</b></p><p>　　圖5-2 三進(jìn)制循環(huán)控制

21、電路</p><p><b>　　5.3開關(guān)控制電路</b></p><p>　　設(shè)譯碼器和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端控制信號(hào)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(shí)驅(qū)動(dòng)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(guān)（S1、S0、CP）的關(guān)系真值表如下表：</p><p>　　表5-2 開關(guān)與控

22、制信號(hào)真值表</p><p>　　圖5-3 開關(guān)控制電路</p><p>　　5.4 譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　譯碼與驅(qū)動(dòng)顯示電路采用74LS138、六個(gè)與非門和六個(gè)反相器組成。74LS138的三個(gè)輸入端A2、A1、A0分別接入S1、Q1、Q0,當(dāng)S1=0，使能端信號(hào)A=G=1,計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00 01 10時(shí)，譯碼器對(duì)應(yīng)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(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。同理當(dāng)s1=1的時(shí)候指示燈d4　d5　d6按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0,A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為1高電平，此時(shí)指示燈全滅。而當(dāng)G=0,A=CP時(shí)，同理指示燈將隨CP的頻率閃爍。其譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路圖如下：</p><p>　　圖5-4 譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　6 實(shí)

24、驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)我們組員分工找資料，并積極配合，終于將汽車尾燈設(shè)計(jì)完成。在設(shè)計(jì)過程中我們用到了上學(xué)期學(xué)到的同步計(jì)數(shù)器的原理及設(shè)計(jì)方法和74LS138、555定時(shí)器、組合電路的設(shè)計(jì)等知識(shí)。本次實(shí)驗(yàn)雖通過了多翻改進(jìn)并基本實(shí)現(xiàn)了汽車正常運(yùn)行、左右轉(zhuǎn)彎和剎車等功能，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)電路中存在較大的時(shí)間延遲。本次實(shí)驗(yàn)由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖比較正常，而且還實(shí)現(xiàn)

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

26、我們將所學(xué)的知識(shí)利用到了實(shí)踐中。更好地掌握實(shí)驗(yàn)原理、操作方法、步驟，全面了解儀器設(shè)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(shí)際動(dòng)手能力。</p><p><b>　　附錄一、原理圖</b></p><p><b>　　原理圖1 </b></p><p><b>