汽车尾灯控制电路的研发设计

1、武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书汽车尾灯控制电路的设计1 技术指标用六个发光二极管模拟车尾部左右两侧的三个尾灯，用开关 K1 ，K0 模拟转向信号 运行信号和刹车信号。对尾灯的控制要求是： 开关控制 汽车运行状态 右转尾灯 左转尾灯K1 K0 D1D2D3 D4D5D60 0 正常运行 灯灭 灯灭0 1 右转弯 灯灭 按 D1D2D3 顺序循环点亮1 0 左转弯 灯灭 按 D6D5D4 顺序循环点亮 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1 1 临时刹车 所有的尾灯随时钟 CP同时闪烁2 设计方案及比较2.1 方案一2.1.1 秒脉冲电路的设计由 555定时器构成的多谐振荡器。 由于 555 定

2、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， 555 定时器引脚图如 图 1 所示。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。图 1 555 定时器引脚图武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书2.1.2 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，有总体逻辑功能可知， G 和 F 与开关控制变量， K1、K0 以及时间脉冲 CP 之间的关系

3、如下： 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 （ 1）0 0 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） 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。（ 2）0 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） 彈贸摄 尔霁毙攬砖卤庑。（ 3）1 0 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，左侧尾灯 D4、D5、D6 在译码器输出作用下顺序循环点亮） 謀荞抟 箧飆鐸怼类蒋薔。（4）1 1 汽车临

4、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的输出端，使左右两侧的指示灯在时钟脉冲 CP 的作 用下同时闪烁） 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.1.3 三进制计数计数器电路的设计由 J-K 触发器构成的三进制计数器；由于电路只需采用一片双 J-K 触发器 74LS76 芯片即可，因此电路结构简单，成本低， 74LS76 芯片引脚图如 2 图所示。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。图 2 74LS76 引脚图武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书2.1.4 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

5、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（ 其功能表如表 3.3 所示 ）、6 个与非门和 6 个反 相器构成。图中，译码器 74LS138 的输入端 C、B、A 分别接 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， 示意汽车右转弯；当图中 G=F=1 、K1=1 时，对于计数器状态 Q1Q0 为 0

6、0、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 种不同模式下的尾灯状态显示， 74LS138 译码器引脚图如图 3 所示。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。图 3 74LS138 译码器引脚图2.1.5 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 6 个电阻组成，图中，当 6

7、个反相器的输出 为低电平时，相应的发光二级光管被点亮。 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书2.2 方案二2.2.1 秒脉冲电路的设计由 555 定时器构成的多谐振荡器。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。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.2.2 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，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

8、一个输入端相连接。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.2.3 三进制计数计数器电路的设计由 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 74LS74芯片实现，以及 74LS00 与非门和 74LS04 非门来实现此电路。此电路结构上有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个） ，成本较高， 74LS74 芯片引脚图如图 4 所示。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。图 4 74LS74 芯片引脚图2.2.4 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，相应指示灯点亮武汉理工大

9、学专业课程设计（一） 课程设计说明书因此，译码与显示驱动电路可用 74LS138（ 其功能表如表 3.3 所示 ）、6 个与非门和 6 个反 相器构成。图中，译码器 74LS138 的输入端 C、B、A 分别接 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、D

10、5、 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 种不同模式下的尾灯状态显示 。 擁締凤袜 备訊顎轮烂蔷。2.2.5 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 6 个电阻组成，图中，当 6 个反相器的输出 为低电平时，相应的发光二级光管被点亮。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.3 方案三2.3.1 秒脉冲电路的设计石英晶体振荡器；此电

11、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， 而且频带宽， 不能用于宽带滤波。 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.3.2 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。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书2.3.3 三进制计数计数器电路的设计由 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 74LS74芯片实

12、现，以及 74LS00 与非门和 74LS04 非门来实现此电路。此电路结构上有点复杂，而且需要三个芯片（至少两个） ，成本较高。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.3.4 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（ 其功能表如表 3.3 所示 ）、6 个与非门和 6 个反 相器构成。图中，译码器 74LS138 的输入端 C、B、A 分别接 K1、Q1、Q0。当图中 G=F=1 、 K1=0 时，对于计数器状态 Q

13、1Q0 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。

14、实现了 4 种不同模式下的尾灯状态显示 。 綾镝鯛駕 櫬鹕踪韦辚糴。2.3.5 尾灯状态显示电路的设计尾灯状态显示电路可由 6 个发光二极管和 6 个电阻组成，图中，当 6 个反相器的输出 为低电平时，相应的发光二级光管被点亮。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.4 方案比较以上三种方案基本上大同小异，只是在秒脉冲电路的设计和三进制计数电路的设计两个环节不同： 1、方案一和方案二利用 555 定时器构成的多谐振荡器来实现秒脉冲， 555武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书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

15、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；而方案三用的是石英晶体振荡器，它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。虽然此电路能得到频率稳定性极高的 猫 虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。脉冲波形，但是频率不能调节，而且频带宽，不能用于宽带滤波。 2、方案一利用双 J-K 触 发器 74LS76 芯片构成三进制计数器，此电路结构简单，成本低；而方案二和方案三用 D 触发器构成三进制计数器，两个 D 触发器可由一片双 D 触发器 74LS74 芯片实现，以及 74LS00 与非门和 74LS04 非门来实现此电路，此电路结构上有点复杂，而且需要三个

16、芯片 （至少两个），成本较高。综合考虑上述三种方案，无论是从成本还是可行性，方案以最 优，方案而次之，方案三最差。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3 实现方案首先，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VCCVCC5V12VVs 1555_VTimerVCCRST OUTDISTHRTRICONGND1574LS76N 2 U1AVCC974LS76N 2 U2A1PR41Q 151J141K1Q11201 1CLK161CLR3G1G2AG2B1PR1K 1Q1CLRTUALU31CLK74LS138D8100|?U4AVCC74LS86D1374LS0

17、0DU10A74LS04DU16A74LS00D 74LS04DU12A U18ALED3 R6645U5A74LS10D1235VU7A74LS04DU14A74LS00DU8AU13A LED1 R41312ABY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y77k|? Key = A U6AVCC5V VCCR3 J1300| ? Key = AR1074LS04DU9AU15A1774LS04D106 74LS00D74LS00D 74LS04DU11A U17A LED5 R8 100|?100|?LED6 R974LS00D 74LS04D 100|?供给双 J-K 触发器构成的三进制计数器和开关控

18、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，此信号提武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书供左转、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， 6个非门以及 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发光二极管 上，实现所需功能。总电路图如图 5 所示： 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。图 5 工作原理图3.1 参数计算与器件选择（1）电阻：由于 f=1.43/（R1+2R2）C=1Hz ，所以选取 R1=28.86 K，R2=57.72 K， R

19、3=300 ，R4= 7 K，C1=C2=100F，其他电阻可选为 100 即可。（2）电容：如上所述，电容均选 100 F/25V。3.2 元器件器脚图 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。其它用到得个元器件引脚图如图 4 所示：图 6 元器件引脚图武汉理工大学专业课程设计（一） 课程设计说明书4 调试过程及结论将设计好的控制电路分别接好电源和地线， 然后接上函数发生器的脉冲信号， 先将开 关 K1、K0 分别接低电平 0、0，发现显示灯全灭，表示汽车正常行驶；再将开关 K1、 K0 分别接低电平 0和高电平 1，发现右侧尾灯 D1、D2、D3 在译码器输出作用下顺序循环点 亮，表示汽车右转弯行驶；然后将

20、开关 K1、K0 分别接高电平 1 和低电平 0，发现左侧尾 灯 D4、D5 、D6 在译码器输出作用下顺序循环点亮，表示汽车左转弯行驶；左后将开关 K1 、K0 分别接高电平 1、1，发现左右两侧的指示灯在时钟脉冲 CP 的作用下同时闪烁， 表示汽车临时刹车。在调试的过程中前面三种情况相当顺利，很快就完成了，最后模拟临 时刹车的时候，开始发现 6 个指示灯全亮，并没有出现闪烁的现象，经检查才知是函数发 生器脉冲信号的频率太高，将其调节到合适的频率后，终于出现了期待已久的左右两侧的 指示灯同时闪烁。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。5 心得体会这次课程设计可以说是相当成功的， 虽然是第一次接触这个东西，

21、 但是基于以前做过 数电实验，课程设计也就变得不是那么的困难了。但是，它又不是单纯的和想数电实验一 样，认真听完老师所讲的内容，拿着电路图接好实验电路，完成电路各个部分的逻辑功能 就可以了，它对我们的要求远远高于数电实验所能达到的高度。我们不仅要全面了解所选 的设计题目，还要在网上充分查阅资料，再结合我们以前所学过的数电知识，自己拟定实 验方案和设计实验电路。连接电路我是和同学一起做的，虽然我们这个电路的连接比较困 难，但是经过一上午的辛苦奋斗，终于光荣的完成了实验所需要的实现电路，在宿舍调式 电路也比较顺利， 很快就完成了， 出现了期待中的实验现象， 但是去老师那里调试的时候， 由于脉冲信号的频率没有控制好，刹车的时候没有出现闪烁，而是一直灯亮，调整频率后 就很快更正过来了，整个过程还是非常顺利比较成功的。经过这次的课程设计，我