汽车尾灯控制电路设计论文.docx

课程设计（论文）题目名称 汽车尾灯控制电路设计课程名 称 电子技术课程设计学生姓名 陈错贤学 号 1441201111系、专 业 电气系电气工程及其自动化指导教师 吴德广2016年6月12日摘要随着现代电子技术的发展， 人们正处于一个信息时代， 每天要从周围环境中获取大量的信息， 这些信息通过我们的感觉器官进入大脑， 并被存储下来， 以作进一步分析 所以， 掌握一定的电子技术的知识是我们工科类大学生至关重要的 本设计主要研究汽车尾灯的控制电路，令行人或其他车辆能更清晰明白他将要发生的动态变化学了数字逻辑课程之后再研究该电路是为了对课程中相关知识的进一步理解，延伸，提高应用能力 设计的内容主要是设计汽车尾灯控制电路图， 电路的模拟仿真， 调试电路与排除故障，设计总结设计电路中应用了 555 集成定时器构成的多谐振荡器，双 J-K 触发器 构成的 三进制计数器， 3-8 译码器的功能，还有各种门电路通过此次的研究，会加深对相关知识的理解和实际应用利用 proteus进行电路仿真关键词 ：汽车尾灯控制电路，三进制计数器， 3-8 译码器，多谐振荡器， proteus仿1 设计要求与思路 31.1 设计目的与要求 31.2 设计思路与构想 32 单元电路设计 62.1 秒脉冲电路的设计 62.2 开关控制电路的设计 72.3 三进制计数器电路的设计 82.4 译码与显示驱动电路的设计 92.5 尾灯状态显示电路的设计 113 电路仿真与分析 123.1 电路仿真总电路图 123.2 汽车尾灯控制器电路的工作原理 123.3 参数计算与器件选择 114 仿真结果图 125 总 结 186 参考文献 19附录 元器件清单 201设计要求与思路1.1 设计目的与要求设计目的：设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯状态的控制。

设计要求：在汽车尾部左右两侧各有 3个指示灯（假定用发光二极管模拟）， 根据汽车运行的状况，指示灯需具有四种不同的状态： ①汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯处于熄灭状态 ②汽车向右转弯行驶时，右侧的三个指示灯按左循环顺序点亮 ③汽车向左转弯行驶时，左侧的三个指示灯按左循环顺序点亮 ④汽车临时刹车时，左右两侧指示灯处于同时闪烁状态1.2 设计思路与构想1.2.1 方案一本方案依靠移位寄存器74LS197实现灯的循环点亮，利用晶振分频电路实现 CPo其系统框图如下图1.11.2.2 方案二本方案设计采用74LS138译码器实现对灯的循环控制，通过对输入地址码的改 变使不同输出端有效实现对灯的控制，再配合开关电路实现对汽车正常行驶和刹车时 灯的闪烁情况控制，其中闪烁控制的 CP脉冲由555定时器设计完成，而对于转弯时，用三进制计数器作为3-8译码器对尾灯进行循环点亮其总体框图如下图1.2汽车尾灯控制电路总框图两种方案都各自有特点，由于第一种方案的内容不是很熟悉，而第二种方案比较 熟悉，实施起来也比较容易，所以选择第二种总体设计思路与构想：初步确定本次设计分为三个步骤进行： 第一步设计出秒脉 冲电路，第二步设计三进制电路，第三步控制开关的状态组合。

1.2.3 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置 2个状态控制变量假定用 开关K1和K0进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关 系，如表1.3所小表1.3汽车尾灯和汽车运行状态开关控制汽车运行状态左转尾灯右转尾灯K2K1D1 D2 D3D4 D5 D600正常运行火」火01右转弯按 D3、 D2、D1顺序循环点火」火亮10左转弯火」火按 D4、 D5、D6顺序循环点亮11所有尾灯同时闪烁临时刹车结合以上设计分析与功能描述，在原假设设计思路和构想上，可得出汽车尾灯控 制器的结构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2单元电路设计2.1 秒脉冲电路的设计2.1.1 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图2.1 555定时器的引脚图。

1 - GND2 - Trigger3 - Output4 -5 - Control voltage6 - 丁hreshokS7 - Discharge S-Vtx图2.1 555定时器的引脚图由于本次课程设计对脉冲的要求不高， 同时根据设计要求，只要设计出一个频率 为1Hz的秒脉冲即可此时采用简单的由 555构成的多谐振荡器，电路原理如图 2.2所示图2.2用NE555制作脉冲发生器的原理图2.2 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 （U4的5端），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2.3所示表2.3使能控制信号与开关控制变量、时钟脉冲的关系开关控制时钟脉冲使能控制信 号电路工作状态K1K0CPEF00d00汽车正常行驶（此时译码器不，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，尾灯全部熄火）01d11汽布右转弯行驶（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 用卜顺序循环点亮）10d11汽布左转弯行驶（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，左侧尾灯 D4、D5、D6在译码器输出作 用卜顺序循环点亮）11cp0cp汽布临时刹车（此时译码器不工作，译码器输出全 部为高，时钟脉冲cp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cp作用卜同时闪烁）可画出开关控制电路，如图2.4所示图2.4开关控制电路2.3 三进制计数器电路的设计三进制计数器的状态表如表2.5所示表2.5三进制计数器的状态表现态次宓Q1Q0Q1Q000010110100011清零2.3.1 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74LS76芯片即可（7476芯片引脚图 如图2.6所示），因此电路结构简单，成本低，所以选用此方案。

图2.6为74LS76引脚图，利用74LS76实现三进制计数电路如图2.7所示图2.6 74LS76芯片引脚图图2.7三进制计数器2.4 译码与显示驱动电路的设计图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0当图 中G=F=0、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对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯 D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=F=0、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对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=0, F=0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 的尾灯状态显示表2.9为74LS138译码器的功能真值表74LS138译码器接法 如图2.10所示嗓匚M 耳耳g E K K16 15 14 13 12 11 10 974LS13812345678q。

曷氏金耳OND图2.8 74LS138译码器引脚图 图2.10 74LS138控制译码显示电路2.5 尾灯状态显示电路的设计尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和1个电阻组成，图2.11中，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮图2.11二极管发光电位3电路仿真与分析3.1 电路仿真总电路图<- t- 3 D - 1 I I -1 I 1 «J II--，rl-Lrk-rh- Hr」上；・■事 一巾vllErtlMrslYilYTIU3:r图3.1汽车尾灯控制器电路原理图3.2 汽车尾灯控制器电路的工作原理其工作原理图如图3.1所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析， 图3.1汽车尾灯控制器电路原理图将电路分为以下几部分：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 信号用于提供双J-K触发器时钟信号，构成三进制计数器，同时也提供开关控制电 路中的二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， Q1、Q2 分别接到 74LS138 的 A 、 B 上，此信号提供左转、右转的原始信号，通过控制C 端来实现左转、右转。

最后，左转、右转的原始信号输出的有效电平为低电平，所以直接接到发光二极管的负极，而且 6 个非门以及由控制端 F 和 CP 信号作为输入的 74LS00 提供的高低电位信号，同样接到左、右的 3 个汽车尾灯的负极发光二极管的正极经电阻接到电源，这样只要发光二级管负极输入低电平就发亮3.3 参数计算与器件选择电容：考虑到市场上电容值较少，本次课设中涉及到的电容直接给它定值， C1=0.47uF， C2=0.01uF电阻：秒脉冲部分的电阻： 由于 f 为 1Hz 左右适 合观察即可， 根据公式：f=1.43/C(R1+2R2),所以选取 R1=10kQ, R2=1500kQ, C1= 0..47^R发光二极管上拉电阻：由于红色发光二极管的压降为 2V 左右，而电源电压才5Vo为了使二极管发光强度达到要求，上拉电阻不能太大，大约 1Q左右其他电阻可选为10k Q即可4仿真结果图图4.1 SW1、SWZ全部断开时，六个灯全部熄灭图4.2 SW1闭合，SW：断开时，D1、D2、D3左循环点亮。