汽车尾灯控制电路

1、电子技术课程设计任务书1.课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等) ：1r一工一 * n 一 nh 汽车尾灯控制器设计1、设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟)。(1)汽车正常运行时指示灯全灭(2)汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮(3)汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮(4)汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁2、主要器件(不限，供参考)74LS194、74LS00、555、LED 发光二极管等电子技术课程设计任务书2 .对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书，语言流畅简洁，文字不得少于3

2、500字。要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 Protel软件绘出原理图（SCH和印制电路板（PCB）,器件选择要有计算依据。3 .主要参考文献：B H! 0-B"加 TV- 0F - m ，-加 n !（!-一* m 一*加¥- m 1!hM hW 1!一nF1谢自美。电子线路设计、实验、测试 M华中理工大学，20012彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，19973毕满清.电子技术实验与课程设计M.北京：机械工业出版社，19954陈明义.电工电子技术课程设计指导M.长沙：中南大学出版社，20025陈永甫.新编555集成电路应用800例M.北京：电子工业

3、出版社20006.4.课程设计工作进度计划:序号1起止日期工作内容2011-1-3布置任务，教师讲解设计方法及要求22011-1-4学生查找阅读资料，并确定方案3452011-1-5学生设计小组会议，讨论方案2011-1-611设计、仿真实验2010-1-1213写说明书，小组讨论62010-1-14答辩1j指导教师 苏泽光f日期：:2010年12 月 日 11 设计方案 2汽车尾灯电路实际设计要求设计原理及原理框图 22 单元电路设计2时钟脉冲电路 2开关控制电路 4三进制计数器 5译码、显示驱动电路 63 性能测试与仿真7仿真软件的简单介绍 7Protel 99SE 简单介绍 7IN Mu

4、ltisim10 简单介绍 8利用 Multisim 仿真与测试 9原理图（SCH和电路板（PCB 144结论 15参考文献17摘要汽车行驶时会有正常行驶、左转弯、 右转弯和刹车四种情况，针对这四种情况可以设计出汽车尾灯控制电路来表示这四种状态，其中包括时钟脉冲电路、开光控制电路、三进制计数器以及译码、显示驱动电路。本设计通过NI Multisim10实验仿真软件对电路进行仿真，并借助Protel 99SE将电路原理图制成PCB电路 板。关键字：汽车尾灯时钟脉冲三进制计数器汽车行驶情况引言汽车尾灯是汽车的主要部分，在我们的生活中不可缺少，正是有了它才是我们现在社会上出现交通事故的比例很高除了自

5、身原因外，汽车尾灯也发挥着主要的作用，尾灯的指示灯按正常指定闪烁将会避免很多事故的发生 。汽车尾灯控制电路是数字电路在交通控制电路中的典型应用，在日常生活中有着广泛的应用，本设计基本上模拟了汽车运行过程中的实际状况，一般有左右各三个灯，当人们看到灯不同形式的亮灭闪烁时，就会知道驾驶员的操作意图，即行驶、左转、右转及刹车。本设计将借助Protel 99se 和 NI Multisim10仿真。1 设计方案 汽车尾灯电路设计要求汽车行驶时有正常行驶、左转、右转和刹车四种情况，设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟)。(1)汽车正常运行时指示灯全灭(2)汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺

6、序点亮(3)汽车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮(4)汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁设计原理及原理框图汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路， 三进制计数器，译码、显示驱动电路 组成。由于汽车左转或右转时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制 译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。首先，设置两个可控的开关，可产生 00、01、10、11四种状态。开关置为00状态时，汽车处于正常行驶状态；开关置为01状态时，汽车处于右转弯的状态；开关置为10状态时，汽车处于左转弯的状态；开关置为11状态时，汽车处于刹车状态。三进制计数器可由74LS163芯片和74LS00构成；译码电路可用译

7、码器74LS138 和6个与非门构成；显示、驱动电路由 6个发光二极管和6个反向器构成。原理框图如图所示：图原理框图2单元电路设计时钟脉冲电路555定时器简介：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触发电路和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5脚悬 空时，则电压比较器 A1的反向输入端的电压为2/3Vcc,A2的同相输入端的电压 为1/3Vcc,若触发输入端TR的电压小于1/3Vcc,则比较器A2的输出为1,可使 RS触发置1。，使输出端OUT% 1。如果阙值输入端TH的电压大于2/3Vcc,同时TR电压大于1/3Vcc,则A1输出为1, A2输出为0,可

8、将RS触发器置0,可使 输出为0电平。下图为555定时器内部结构与引脚图：图内部结构结构图图引脚图如图为由555定时器构成的多谐振荡器。接通电源后，电容 C被充电，Vc上 开，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C通过R2 和T放电，使Vc下降。当Vc先讲到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高 电平。周期T为：T= (R1+2R2 Cln2 = (R1+2R2)C=+x 2) X 10nF=这样，通过电容充放电时间，使多谐振荡器产生时钟信号图2. 3时钟脉冲电路时钟脉冲波形如下图所示:图2. 4脉冲波形图开关控制电路开关控制电路通过控制开关J1和J2的开通于

9、关断，实现汽车正常行驶、左转 弯、右转弯和刹车四种状态。J1、J2置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；J1、J2置于01状态时，汽车处于右转弯状态；J1、J2置于10状态时，汽车处于左转弯状态；74LS86D.74L510D44J1、J2置于11状态时，汽车处于刹车状态。4. >4-1.18. 4c SJ -VCC 5V , ” , "'J，100。 Kg$=AoR1O1MQ Key = A5% U10A一 074LS04D图开关控制电路图三进制计数器汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮， 所以用三进制计数器控制译码 电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求电路，由

10、此得出在每种运行状态下， 各指示灯与各给定条件的关系，即逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮）表三进制计数器功能表开关控制三进制计数器六个指示灯J1 J2Q1 Q01 2 3 4 5 6000 0 0 0 0 00 01 0 0 0 0 0010 10 1 0 0 0 01 00 0 1 0 0 00 00 0 0 1 0 0100 10 0 0 0 1 01 10 0 0 0 0 111cp cp cp cp cp cp此计数器由74LS163芯片主要构成，74LS163计数功能简介：其计数是同步 的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的，当 CTp和CTt均为高电平时，在CP 上升沿作用下Q

11、0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于74LS163,只有当CP为高电平时CTp和CTt才允许高至低电平的跳变，而与 CP 无关。74LS163的引脚图及真值表：表74LS163真值表臼巴匕网巴mIT凹 e rr db M d.otn-辎A喻现芯芭福筋啜ft次志状芯杵拂而号Gr aIl “q 产 Qr1500口皂000Jl礼010 I&00101jt11111 I0及1101 11XL01I 0工10t1 J4 100图74LS163引脚图计数器电路图如图所示:U1- - 74LS163D 2图三进制计数器电路图译码、显示驱动电路此电路由74LS138芯片和6个与

12、非门，6个反向器和发光二极管构成。74LS138芯片简介：74138为3线-8线译码器，其工作原理如下：当一个选 通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应 的输出端以低电平译出。若外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，若将选通端中的一个作为数据输入端时，74138还可以做数据分配器。下图为其引脚图 和真值表：表74LS138真值表内日匚利力小力加图引脚图译码、显示驱动电路图如下图所示;X2U474LS138D.7LSOOD：U5A16一卜18-U6A- &- 2074LS(MDU5B-U6B741604 口R3WX、 R4：200Q5% ,-4. , U

13、5C.I . . _L_U6C ' rrng R5JV_1W ；TILSOOD 二741SQ4D、眼200Q二 5% 二-474LS04D. U5D 一 . zE>- 74L50QD74LS0QD. , U9A：74LS0QD:10U6DU6El LbDb74LS04D:U9B :U6F74LS0QD74LSMD24吧6RG ：MA-；200Q5% ,2OOD . 5%k R8 :：200Q ：1 5%图译码、显示驱动电路图3性能测试与仿真Protel 99SE 和NI Multisim10 仿真软件的简单介绍Protel 99SE 的简单介绍Protel 99SE 按照系统功能

14、划分主要包含以下两大部分和6个功能模块。电路工程设计部分(1)电路原理设计部分(Advanced Schematic 99 ):电路原理图设计部 分包括电路图编辑器(简称SCH®辑器)、电路图零件库编辑器(简称Schlib 编辑器)以及各种文本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑 电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库 的各种报表。(2)印刷电路板设计系统( Advanced PCB 99 ):印刷电路板设计系统包 括印刷电路板编辑器(简称PCB编辑器)、零件封装编辑器(简称 PCBLib编辑器)和电路板组件管理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编

15、辑 电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。(3)自动布线系统(Advanced Route 99 ):本系统包含一个基于形状 (Shape-based)的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实 现PCB设计的自动化。电路仿真与PLD部分(1)电路模拟仿真系统(Advanced SIM 99 ):电路模拟仿真系统包含一 个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路 原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。(2)可编程逻辑设计系统( Advanced PLD 99 )：可编程逻辑设计系统包 含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器(Wavefor

16、m)。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。(3)高级信号完整性分析系统( Advanced Integrity 99):信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。NI Multisim10的简单介绍NI Multisim10仿真软件适用于板级的模拟/数字电路板的设计。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 NI Multisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态

17、和稳态分析、 时域和频域的分析、器件的线性和非线性分析等功能，可以帮助设计人员分析电 路的性能。还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数 字电路和接口电路等，在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据， 列出被仿真电路的所有原器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和 具体数据等。利用NI Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，具有如下特点：设 计与实验可以同步进行；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表种类齐全；可方 便的对电路进行测试与分析，且易学易用，便于电气类学生学习、开展综合性的 设计与实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新能力。利用IN

18、 MultisimIO 进行测试与仿真当汽车正常行驶时，J1J2处于00状态，指示灯全灭，仿真结果如图所示:vert741 SWD1OOD74LS04DH1UKJUU 3=A UlOlA图3. 1正常行驶时电路仿真图测得仿真波形如下图所示:织守 OKilhstope-XSCl图正常行驶时左尾灯仿真波形图当汽车左转时，J1、J2处于10状态，LED4 LED5 LED6循环点亮，仿真电路 图如下图所示：图3. 4左转弯时电路仿真图年二二J1T_ 1OOQ 鼻-A,53311>Z-_R1DIKX? 3 = A s*2000 5星5%74LS04D仿真波形如下图所示:图3. 5左转弯时左尾灯仿

19、真波形图图3. 6左转弯时右尾灯仿真波形图当汽车右转，J1、J2处于01状态，LED1 LED2 LED3循环点亮，仿真电路图如下图所示:图3. 8右转弯时左尾灯仿真波形图Un 口x±nrrL74L&0UUUGA印 SII4UU5C UOB lew M仿真波形如下图所示:夕 Oscilloscope-XSCl图3. 7右转弯时电路仿真图S3喷 Q&dll咏Qpe-XS匚2gg I图3. 9右转弯时右尾灯仿真波形图当汽车刹车时，J1、J2处于11状态，六盏灯同时闪烁，仿真电路图如下图所VCCI FlLED5/4LSU44JILM555IOiiF74ISMI1741 S0

20、CIDUSA25U9B，4Key = A U10A_LpU£ UGQZEZ3-? /4LSUCH)741 SlldlJ1UUU A74LSOODU5HUbb74LSMD 74LS4MC74IS10DUBF74CaUUU /q5%UED5 一 %7000 5RIXDG军啰一24100 S%/4L51KJU /4LbU4U图汽车刹车时电路仿真图仿真波形图如下图所示:图刹车时右尾灯仿真波形图Protel 99SE 原理图（SCH和印制电路板（PCB原理图（SCH图汽车尾灯控制电路总原理图布线图图布线图电路板（PCB图电路板（PCB）4结论时钟脉冲电路波形分析：先观察时钟脉冲产生电路，见图。产生的脉冲波形如 图，可见并不是完美的方波，频率也有一些小波动。这是由于基于555的多谐震 荡电路精度并不是很高，但在允许误差范围内。右转弯时LED阴极电平波形分析：由图和图可知。右转向时D4到D6阴极全为 高电平，而D1至ij D3间隔出现低电平。左尾灯全不亮，右尾灯 D1、D2、D3依次 点亮，满足设计要求。左转弯时LED阴极电平波形分析：由图和图可知。左转向时D1到D3阴极全为 高电平，而D