车灯控制系统的设计

1、郑州科技学院数字电子技术课程设计题 目 车灯控制系统的设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师 完成时间 2016年 月 日 目 录1 课程设计的目的12 课程设计的任务与要求1 2.1设计任务1 2.2设计要求13 设计方案与论证2 3.1设计分析23.2 设计方案简介34设计原理及功能说明 3 4.1 设计系统的组成3 4.2 系统的工作原理35单元电路的设计（计算与说明）46硬件的制作与调试67总结 8参考文献10附录1：总体电路原理图11附录2：实物图12附录3：元器件清单131 课程设计的目的汽车技术的发展趋势是电子化、智能化、信息化和集成化当前国际汽车市场上，汽车电子

2、化竞争非常激烈，电子控制系统的应用十分普遍。统计数据表明，在国外著名汽车制造厂商中，每辆汽车平均消耗电子产品费用占整车的百分之三十左右，其中光微处理器多达五十多个，越是高档汽车电子化程度越高。汽车电子最显著特征是向控制系统化推进。用传感器、微处理器、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统，正获得极其广泛的市场。汽车未来的发展趋势是：用电化学替代燃烧学，电子技术的比重将超过机械技术的比重（电子化），系统的运行由控制器群自动控制（智能化），控制群间的网络平台支持系统运行（信息化），采用高效紧凑的模块化设计（集成化和模块化）。通过实验可以实现以学生自我训练为主的教学模式，更好的掌握

3、试验原理、操作方法、步骤，全面了解仪器设备的性能并正确的使用仪器，锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新思维和实际动手能力，提高学生驾驭知识的能力，培养学生实事求是的科学态度，百折不挠的工作作风，相互协作的团队精神，勇于开拓的创新意识。通过开展这项工作，将有利于培养社会所需要的高素质、创新型人才。2 课程设计的任务与要求2.1设计任务 设计一个汽车灯光控制电路，用四个发光二极管模拟汽车左转弯尾灯、右转弯尾灯、刹车尾灯和夜间大灯，用开关选择控制汽车正常运行、左转弯、右转弯和刹车时尾灯的情况。2. 2设计要求  汽车正常运行时尾灯熄灭； 汽车左转弯

4、时左侧指示灯闪烁，右转弯时右侧指示灯闪烁，故障时两侧指示灯同时闪烁； 汽车刹车时红灯亮，刹车片抬起时红灯熄灭； 汽车夜间行车时可长亮起大灯。3 设计方案与论证3.1 设计分析 汽车尾灯设计状态如表3-1：表3-1 汽车尾灯显示状态变化表开关控制运行状态左转弯 右转弯 S0 S1左侧尾灯 右侧尾灯 0 0 正常运行 灯灭 灯灭 0 1 右转弯 灯灭 闪烁 1 0 左转弯 闪烁 灯灭 1 1 临时刹车 同时闪烁实验要求实现正常行驶、左转、右转、刹车这四种状态下汽车尾灯的显示情况。我们可以用3个LED显示灯来模拟汽车的尾灯，左边一个，右边一个。当汽车正常行驶，在两侧的LED灯全部熄灭；转向时，汽车对

5、应一侧的灯闪烁；刹车情况下，两侧的灯全部闪，刹车灯亮。完成这些要求，我们可以设计3个开关来模拟转向、刹车开关。其中，K0 K1 控制汽车尾灯的左转（10）， 控制右转（01），控制刹车（11）。当所有开关为低电平时，表示汽车正常行驶；当有一个转向灯开关为高电平时，汽车相应一侧的灯循环点亮；当刹车开关为高电平时，6个灯同时闪。这里，我们需要二大部件：第一，尾灯电路，控制汽车的全灭、单侧循环点亮、全部闪这三种不同的状态；第二，开关控制电路，把K0、K1 通过组合逻辑电路来实现对尾灯电路的整体控制。3.2 设计方案简介本次设计方案主要有三个模块：开关控制电路、

6、计数器电路和尾灯译码驱动电路。通过把这三个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，由触发器构成计数器电路，来产生00，01，10，11这四种循环的序列，此信号提供转向时车灯闪烁的初始信号来源。其次，通过K0 、K1 三个开关设计一个组合逻辑电路，控制尾灯电路，完成开关控制电路的设计。这几步得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。4 设计原理及功能说明4.1 设计系统的组成此系统由CP脉冲电路、三进制计数电路、开关控制电路组成，通过两个开关键组合实现汽车正常运行、左转弯、右转弯和刹车四种情况，并通过发光二极管表现出来。开关控制电路设计：电路需达到四个工作状态，通过开关电

7、路控制选择部分电路是否正常工作，从而达到几种功能的选择。三进制计数器电路设计：要实现三进制的计数器，故应采用两个触发器组成，并计算出激励方程中的J、K输入端。CP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，功能灵活，而且当采用差分电路形式时，它所产生的振荡频率受电源电压的影响很小，所以由555构成的多谐振荡器作为CP脉冲源。4.2 系统的工作原理电路由555定时器控制脉冲信号源的频率即实现了频率可调功能，三进制计数器和开关控制即可完成左右转弯时尾灯闪烁的功能。当左转的开关接通时，左1显示为高电平，逻辑开关的其余输出均为零，则尾灯电路的左边部分启动，实现

8、左转时左侧尾灯闪烁，右边部分不启动。同理可知右转开关接通时右侧尾灯闪烁。当制动开关接通时，逻辑开关的输出均为高电平，则两侧灯光同时闪烁。5 单元电路的设计由于555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰，而且本实验中控制电路对脉冲精度要求不高，只要能实现可调即可，故选择采用NE555构成多谐振荡器作为脉冲电路。其原理电路图如图5-1：图5-1 由555构成的多谐振荡器555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5k的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个55

9、5）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工作，7555可在3V18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。其内部电路框图及外引脚排列图见图5-2：图5-2 555定时器的内部电路框图及外引脚排列图555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实

10、现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。  555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT

11、=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1,可将RS触发器置0，使输出为0电平。   它的各个引脚功能如下：   1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端。 3脚：输出端Vo。  4脚：是直接清零端。当端接低电平时基电路不工作，此时不论TH处于何电平， 时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。  5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电 压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，

12、以防引入干扰。 6脚：TH高触发端。  7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5V16V，CMOS型时 基电路VCC的范围为3V18V。6 硬件的制作与调试对由555定时器构成的多谐振荡器进行调试，如图6-1所示：图6-1 多谐振荡器的调试由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器C1两端电压UC为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出端（OUT）输出UO为高电平，放电管截止。这时，电源经R1，R2对电容C1充电，使电压Uc按指数规律上升，当Uc上升

13、到（2/3）Vcc时，输出Uo为低电平，放电管导通，把Uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数为（R1R2）C1。  由于放电管导通，电容C1通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数随着C的放电，Uc不断下降，当Uc下降到（1/3）Vcc时，输出Uo为高电平，放电管截止，Vcc再次对电容C1充电，电路又翻转到第一暂稳态。可以理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出端可得矩形波。电路一旦起振后，Uc电压总是在（1/

14、32/3）Vcc之间变化。图6-2所示为其工作波形。图6-2 555定时器构成多谐振荡器的工作波形7 总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识，并且将能够灵活运用已学到得有关知识并应用于实践。同时也让我认识到团队协作所需要的各种能力，分工、沟通、组织、合作等。这次设计不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了为人处事的态度。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但通过和同学一起查阅资料与讨论思考终找出了原因

15、所在，将设计圆满完成。  本次课程设计中，我们这一小组的课题是：车灯控制电路的设计。通过一番努力基本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧尾灯闪烁，车左转弯时，左侧尾灯闪烁，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。从一开始接受课程设计任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终模拟成功，每一步都必须认真仔细。并且通过Multisim软件对电路进行模拟仿真，使设计结果得到验证。  此次设计让我感触很深，我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我了解到了模拟电路和数字电路之间的联系，使我对单元功能电路的理解和运用的能

16、力有了进一步的提高；熟悉了电子设计的一般步骤和方法；明白了科研过程的艰辛和思考对科研的重要性，及其如何提高实际解决问题的能力和水平，掌握了自主查询资料，身体力行解决问题的能力。也了解了所学课程在实际生活中的应用。     数字逻辑作为电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。参考文献1 孙余凯. 555时基电路识图M. 北京：电子工业出版社,2007.1 2 谢自美. 电子线路设计·实验·测试M. 武汉：华中科技大学出版社.2006:76-77 3 白中英. 主编数学逻辑与数学系统M. 北京：电子工业出版社.2009.3423444 张庆双. 实用电子电路200例M. 北京：清华大学出版社.2004.4977.5 邱关源，罗先觉. 电路（第五版）M.高等教育出版社，20096 祁存荣. 电子技术基础实验M. 武汉理工大学教材中心,20087 毕满清. 数字电子技术基础M.