1、汽车尾灯显示控制电路设计课程设计任务书题 目: 汽车尾灯显示控制电路设计 初始条件：汽车尾灯控制电路由四部分组成，控制电路、时钟发生电路、逻辑开关及逻辑电平指示。（1）转弯信号是四状态计数电路，可由小规模触发器构成，也可由中规模计数器构成。（2）时钟产生电路，可由555定时器构成1Hz信号和50Hz信号（用于停车时，尾灯亮度为正常一半）。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）设计构成一个控制汽车六个尾灯的电路，用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车尾部左右每侧三个灯），并用两个拨动式（乒乓）开关作为转弯信号源；一个兵乓开关用于指示右转弯，一个乒乓开关用于指
2、示左转弯，如果两个乒乓开关都被接通，说明驾驶员是一个外行，紧急闪烁器起作用。右转弯时三个右边的灯应动作，左边的灯则全灭，右边的灯周期性明亮与暗，一周约需一秒，对于左转弯，左边灯的操作应相类似；当紧急闪烁起作用时，六个尾灯大约以1Hz的频率一致地闪烁着亮与暗。同时，电路还用一个开关模拟脚踏制动器，制动时，若转弯开关未合上（或错误地将两个开关均合上的情况）所有六个尾灯均连续燃亮，在转弯的情况下，三个转向的尾灯应正常动作，另三个尾灯连续亮。另一个开关模拟停车，停车时，全部尾灯亮度为正常的一半。时间安排：第17周（7、8节）：理论讲解，新1-02第1819周：理论设计及实验室安装调试；地点：鉴主15通
3、信工程实验室（1），鉴主13通信工程专业实验室；第20周：撰写设计报告及答辩；地点：鉴主17楼研究室。指导教师签名： 2008年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日摘要本课题设计构成一个控制汽车六个尾灯的电路，用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车尾部左右每侧三个灯），并用两个拨动式（乒乓）开关作为转弯信号源；一个兵乓开关用于指示右转弯，一个乒乓开关用于指示左转弯，如果两个乒乓开关都被接通，说明驾驶员是一个外行，紧急闪烁器起作用。右转弯时三个右边的灯应动作，左边的灯则全灭，右边的灯周期性明亮与暗，一周约需一秒，对于左转弯，左边灯的操作应相类似；当紧急闪烁起作用时，六个尾灯大约以1Hz的频率一
4、致地闪烁着亮与暗。同时，电路还用一个开关模拟脚踏制动器，制动时，若转弯开关未合上（或错误地将两个开关均合上的情况）所有六个尾灯均连续燃亮，在转弯的情况下，三个转向的尾灯应正常动作，另三个尾灯连续亮。另一个开关模拟停车，停车时，全部尾灯亮度为正常的一半。 整个电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示5部分组成。1）转弯信号是四状态计数电路，可由小规模触发器构成，也可由中规模计数器构成。2）时钟产生电路，可由555定时器构成1Hz信号和50Hz信号（用于停车时，尾灯亮度为正常一半）。汽车尾灯显示控制电路设计1 设计任务及要求设计构成一个控制汽车六个尾灯的电路，
5、用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车尾部左右每侧三个灯），并用两个拨动式（乒乓）开关作为转弯信号源；一个兵乓开关用于指示右转弯，一个乒乓开关用于指示左转弯，如果两个乒乓开关都被接通，说明驾驶员是一个外行，紧急闪烁器起作用。右转弯时三个右边的灯应动作，左边的灯则全灭，右边的灯周期性明亮与暗，一周约需一秒，对于左转弯，左边灯的操作应相类似；当紧急闪烁起作用时，六个尾灯大约以1Hz的频率一致地闪烁着亮与暗。同时，电路还用一个开关模拟脚踏制动器，制动时，若转弯开关未合上（或错误地将两个开关均合上的情况）所有六个尾灯均连续燃亮，在转弯的情况下，三个转向的尾灯应正常动作，另三个尾灯连续亮。另一个开关模拟停车，停
6、车时，全部尾灯亮度为正常的一半。2 设计电路框图整个电路可由秒脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路、尾灯状态显示5部分组成，如图2.1所示。图2.1 电路总体框图3 各部分电路设计过程3.1秒脉冲电路的设计方案一：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
7、管脚图如图3.1.1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。图3.1.2为由555定时器构成的多谐振荡器。图3.1.1 555定时器的引脚图图3.1.2 多谐振荡器电路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。由总体逻辑功能可知，G和F与开关控制变量，K1、K0以及时钟脉冲CP之间的关系如表3.2.1所示。
8、根据表3.2.1所示关系，可求出使能控制信号G和F的逻辑表达式为:G=K1K0表3.2.1 使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系K1 K0 开关控制CP 时钟脉冲G F 使能控制信号 电路工作状态0 0d0 1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）0 1d1 1汽车右转弯行驶（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，右侧尾灯D1、D2、D3在译码器输出作用下顺序循环点亮）1 0d1 1 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，
9、左侧尾灯D4、D5、D6在译码器输出作用下顺序循环点亮）1 1cp0 cp汽车临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全部为高，时钟脉冲通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲作用下同时闪烁） 根据G和F的逻辑表达式，可画出开关控制电路如图3.2.1所示。图3.2.1 开关控制电路3.3三进制计数器电路的设计三进制计数器的状态表如表3.3.1所示。表3.3.1 三进制计数器的状态表现态 次态Q1 Q0 0 00 11 1d d0 00 11 0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
10、.3.1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3.3.2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。图3.3.1 7476芯片引脚图 图3.3.2 7474芯片引脚图方案三：由74ls160与相关门电路构成三进制计数器；该方案通过74LS160计数器构成能产生01、10、11三种状态循环的信号，然后再通过逻辑电路将其转换成所需的001、010、100三种左转或右转的信号。
11、74LS160引脚图如图3.3.3所示，输出的两位信号从高位到低位分别是B A，输出信号为Z Y X。 则 经过门电路的逻辑运算便可实现所需的功能。 但是该方案在模拟时发现，由于计数器的竞争冒险的存在，使得尾灯在闪烁时总会出现不自然的中间过程。图3.3.3 74ls160引脚图 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、6个与非门和4个与门构成。图3.4.1中，译码器74LS138的输入端A2、A1、A0分别接
12、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
13、灯状态显示。图3.4.1 74LS138译码器引脚图为了使显示状态满足要求，在138输出端有相应门电路控制灯泡显示，具体如电路总图所示。3.5 尾灯状态显示电路的设计 尾灯状态显示电路可由6个灯泡组成，图中，当6个反相器的输出为低电平时，相应灯泡被点亮。尾灯显示电路如图3.5.1所示。图3.5.1 尾灯显示电路4 电路总图4.1汽车尾灯控制器电路的工作原理 其工作原理图如图4.1所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将图4.1汽车尾灯控制器电路原理图分为以下几部分： 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
14、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，4个与门以及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灯泡上，实现所需功能图4.1电路总图4.2参数计算与器件选择 （1）电阻：由于f=1.5/(R1+2R2)C=1Hz (4.1)所以选取R1=0.5K，R2=0.5K，C1=C2=1mF，其他电阻可选为200即可。 （2）电容：如上所述，电容均选1mF/5V。5元器件清单表5.1 元器件清单名称 规格
15、数量电阻 0.5K 2 200 3电容 1mF/5V 2开关 3 导线 若干灯泡 6555定时器NE555 174LS00 374LS04 174LS10 174LS76 174LS86 174LS138 1表5.2 元器件引脚图 6仿真及结果分析先打开ewb软件，找出所需元器件，按已知电路图连接好电路，然后修改元器件参数，打开虚拟开关。仿真电路图如下所示，仿真结果与分析具体如下所述。仿真电路图6.1 当开关S0、S1、S2都打开时显示：此时138没有输入，故灯都不亮。6.2当开关S0、S1打开，S2闭合时显示： 以后循环变化，此时汽车右转弯。6.3 当开关S0、S2打开，S1闭合时显示：以后
16、循环变化，此时汽车左转弯。6.4 当开关S0闭合，S1、S2都打开或都闭合时显示：以后循环变化，此时汽车尾灯随输入信号变化而变化。6.5 当改变555定时器电阻使频率变为50HZ时显示：显示与前面一样，只不过灯泡闪烁频率变快了。通过以上的分析及结论，可以知道，设计的电路基本符合要求，设计也基本完成。7 小结与体会 本次课程设计是我目前收获最大的一次课程设计。我是工学专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。设计思路是最重
17、要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，不能急躁，因为是在电脑上调试，比较慢，又要求我们有一个比较正确的调试方法，像把频率调快等等。这又要我们要灵活处理，在不影响试验的前提下可以加快进度。要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。 留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如CP脉冲
18、的供给通断等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。 在这里，我也非常感谢各位老师的耐心辅导以及同学们的热心帮助。我忠心的感谢各位老师，你们辛苦了。8 参考文献1.屠其非.LED用于汽车尾灯的展望.光源与照明,2001（01）2.梁恩主 著.Protel 99SE电路设计与仿真应用.北京：清华大学出版社，20003.姚福安 著.电子电路设计与实践.山东:山东科学技术出版社,20024.康华光主编. 数字电子基础. 北京：高等教育出版社，19995.杨志亮 著.ProtelDXP电路原理图设计技术.山西：西北工业大学出版社 20026.路勇主编.电子电路实验及仿真.北京:清华大学出版社，20047.唐程山主编.电子技术基础.北京：高等教育出版社，2005
