汽車車燈控制電路

1、精選文檔成果 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 汽車車燈把握電路 學(xué) 生 姓 名： 陳 杰 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué) 號： 3120140806620 指 導(dǎo) 老師： 吳昌東 日期：2016年 7 月 1日精選文檔汽車車燈把握電路摘 要:本方案設(shè)計(jì)了一個(gè)“汽車車燈把握電路”?！捌囓嚐舭盐针娐贰弊鳛殡娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)課程的一個(gè)實(shí)踐，接受74LS138譯碼器把握輸出實(shí)現(xiàn)對六盞指示燈的把握，并協(xié)作74LS76JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器把握，即可輕易實(shí)現(xiàn)汽車正常運(yùn)行和剎車的狀況模擬。為實(shí)現(xiàn)汽車左右轉(zhuǎn)彎時(shí)車燈循環(huán)閃爍的功能，需要協(xié)作74LS138譯碼器的另一

2、輸入S1即可實(shí)現(xiàn)。定時(shí)脈沖源部分由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：汽車；指示燈，74LS138，555定時(shí)器Abstract: The design of this project is a " Automobile lamp control circuit", as a basic course of electronic technology practice. In order to realize the control of the six pilot lamp, automobile lamp control circuit uses the 74

3、LS138 decoder to control the output, and with the 74LS76JK trigger to achieve three decimal cycle counter control, so that can easily achieve simulation of normal operation of the car and brake. In order to realize the function of cycle flashing of the lamp when the vehicle turns around，needs to coo

4、perate with the another input S1 of the 74LS138 decoder . The timing pulse source is realized by the circuit of multivibrator circuit composed of 555 timer.Keyword: Automobile，pilot lamp，74LS138，555 timer目 錄1.前言···············

5、;··················································

6、;··1 1.1設(shè)計(jì)背景··············································&#

7、183;·············1 1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)···································

8、;·························1 1.3設(shè)計(jì)概述·······················&#

9、183;····································1 1.4設(shè)計(jì)方案············

10、;················································12.方案設(shè)計(jì)與選擇&

11、#183;·················································&

12、#183;······22.1 方案比較·········································

13、3;·················2 2.1.1方案一·······························

14、···························2 2.1.2方案二·····················&#

15、183;····································22.2 方案論證············

16、;···············································32.3 方案選擇·&#

17、183;·················································&#

18、183;·······33.總體設(shè)計(jì)方案·········································

19、;··················43.1 設(shè)計(jì)思路······························&#

20、183;····························43.2 電路設(shè)計(jì)原理···················

21、83;···································54.單元模塊設(shè)計(jì)·············

22、··············································64.1時(shí)鐘信號源··

23、83;·················································

24、83;·····64.2開關(guān)把握電路···········································

25、;·············84.3譯碼及顯示驅(qū)動電路··································

26、3;···············9 4.4三進(jìn)制循環(huán)把握電路································&#

27、183;················105.軟件設(shè)計(jì)································

28、······························125.1軟件背景··················

29、83;········································125.2設(shè)計(jì)概述········

30、··················································

31、·126.系統(tǒng)調(diào)試···············································

32、3;··············137.系統(tǒng)功能及指數(shù)參數(shù)·································

33、83;··················148.仿真結(jié)果······························&

34、#183;·······························159.試驗(yàn)總結(jié)與體會················&#

35、183;·······································1710.謝辭·········&

36、#183;·················································&

37、#183;·····1811.參考文獻(xiàn)··········································

38、3;··················1912.附錄······························

39、83;··································201 前 言1.1 設(shè)計(jì)背景汽車現(xiàn)今已是格外普遍的交通工具，作已大量進(jìn)入人們的生活，隨著電子技術(shù)的進(jìn)展，對于汽車的把握電路，也已從過去的全人工開關(guān)把握進(jìn)展到了智能化把握。在夜晚或因天氣

40、緣由能見度不高的時(shí)候，人們對汽車平安行駛要求很高汽車車燈把握系統(tǒng)給大家?guī)砹吮憷?.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)汽車車燈把握電路是很常用的工作電路，在日常的生活中都有很廣泛的應(yīng)用。汽車行駛時(shí)會消滅正常行駛，左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急剎車四種狀況。針對這四種狀況可以設(shè)計(jì)出汽車尾燈的把握電路來表示著四種狀態(tài)。1.3 設(shè)計(jì)概述這次課程設(shè)計(jì)利用74138譯碼器對輸入的信號進(jìn)行譯碼，從而得到一個(gè)低電平輸出，由這個(gè)低電平把握對應(yīng)發(fā)光二極管狀態(tài)，當(dāng)555定時(shí)器輸出為高電平常就點(diǎn)亮不同的車燈，從而把握車燈按要求點(diǎn)亮。 1.4 設(shè)計(jì)方案1、提出并選擇設(shè)計(jì)方案；2、原理電路設(shè)計(jì)與繪制；3、實(shí)現(xiàn)電路的仿真調(diào)試；4、依據(jù)學(xué)院要求撰寫課程

41、設(shè)計(jì)說明書；5、按時(shí)完成設(shè)計(jì)并提交相關(guān)設(shè)計(jì)資料。2. 方案設(shè)計(jì)與選擇通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際學(xué)問，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的緣由。2.1方案比較2.1.1方案一方案一原理框圖如圖2-1所示。AT89S52單片機(jī)主控模塊顯示電路驅(qū)動電路儲存器555構(gòu)成的多諧振蕩電路圖2-1 方案一的原理框圖由AT89S52單片機(jī)為核心開放的汽車車燈把握電路的設(shè)計(jì)方法，用發(fā)光二極管模擬汽車車燈，按鍵開關(guān)作為轉(zhuǎn)彎等把握信號。2.1.2方案二方案二原理框圖如圖2-2所示。開關(guān)把握電路

42、S1S0顯示電路驅(qū)動電路譯碼器555構(gòu)成的多諧振蕩電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖2-2 方案二的原理框圖555定時(shí)器供應(yīng)單位脈沖，把握三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù),從而把握74138譯碼器譯碼，從而得到一個(gè)低電平輸出，用發(fā)光二極管模擬，從而把握車燈依據(jù)要求點(diǎn)亮。2.2方案論證方案一雖然直接使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)汽車車燈把握，但需要運(yùn)用C語言編程學(xué)問，管腳太簡單，方案二直接使用計(jì)數(shù)器把握電路循環(huán)，S1與S0與譯碼器協(xié)作把握輸出。2.3方案選擇比較兩個(gè)方案，我們發(fā)覺方案一需要運(yùn)用單片機(jī)及C語言學(xué)問，過程簡單，而方案二結(jié)構(gòu)清楚，易于實(shí)現(xiàn)，電路簡潔明白，所以這里選擇方案二。3. 總體設(shè)計(jì)方案本節(jié)主要介紹了對課題與選

43、擇方案進(jìn)一步設(shè)計(jì)，依據(jù)所選課程設(shè)計(jì)題目，列出實(shí)際的汽車運(yùn)行狀態(tài)表，再結(jié)合方案二，選擇合適的元器件，得出需要的真值表與電路原理框圖。3. 1設(shè)計(jì)思路由于汽車車燈有四種不同的狀態(tài)，可用2個(gè)開關(guān)變量進(jìn)行把握，假定用開關(guān)S1和S0進(jìn)行把握，可以列出車燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表。表 3-1 車燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系表開 關(guān)控 制運(yùn)行狀態(tài)左側(cè)尾燈右側(cè)尾燈S1 S0D1 D2 D3D4 D5 D60 0正常行駛燈滅燈滅0 1右轉(zhuǎn)燈滅D6D5D41 0左轉(zhuǎn)D1D2D3燈滅1 1臨時(shí)剎車閃爍閃爍汽車車燈把握電路包含譯碼電路和顯示驅(qū)動電路。其顯示驅(qū)動電路由6個(gè)LED發(fā)光二極管和6個(gè)與門(74LS08)

44、組成，譯碼電路由38線譯碼器（74LS138）構(gòu)成。38線譯碼器的三個(gè)輸入端A、B、C分別接三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端Q0、Q1和轉(zhuǎn)向把握開關(guān)S1。在汽車左、右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，三進(jìn)制計(jì)數(shù)的輸出把握譯碼電路挨次輸出低電平，依據(jù)要求挨次循環(huán)點(diǎn)亮三個(gè)指示燈。三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用對應(yīng)的JK觸發(fā)器輸出Q1、Q0表示，可得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即汽車車燈把握規(guī)律功能表如表3-2所示。（1表示熄滅，0表示點(diǎn)亮）表 3-2 汽車車燈把握規(guī)律功能表開關(guān)把握運(yùn)行狀態(tài)計(jì)數(shù)器狀態(tài)左側(cè)尾燈右側(cè)尾燈S1 S0Q1 Q0D1 D2 D3D4 D5 D60 0正常行駛X X1 1 11 1 1 1 0右轉(zhuǎn)0

45、01 1 11 1 00 11 1 11 0 11 01 1 10 1 10 1左轉(zhuǎn)0 00 1 11 1 10 11 0 11 1 11 01 1 01 1 11 1臨時(shí)剎車1 1CP CP CPCP CP CP3.2 電路設(shè)計(jì)原理開關(guān)把握電路S1S0顯示電路驅(qū)動電路譯碼器555構(gòu)成的多諧振蕩電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖3-1 汽車車燈把握電路設(shè)計(jì)總體框圖4. 單元模塊設(shè)計(jì)4.1 時(shí)鐘信號源4.1.1 555定時(shí)器時(shí)鐘信號源由555定時(shí)器構(gòu)成，555定時(shí)器 是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的，應(yīng)用較為廣泛的中規(guī)模集成器件，該電路使用機(jī)敏，便利，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器以及

46、施密特觸發(fā)器。這里用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器作為時(shí)鐘脈沖信號產(chǎn)生電路，555定時(shí)器內(nèi)部由3個(gè)阻值為5 k的電阻組成的分壓器，兩個(gè)電壓比較器C1和C2，觸發(fā)器，放電管BJT T以及緩沖器G構(gòu)成。表4-1 555定時(shí)器功能表輸 入輸 出閥值輸入Vi1觸發(fā)輸入Vi2復(fù)位RD輸出Vo放電管T00導(dǎo)通<Vcc<Vcc10截止>Vcc>Vcc11導(dǎo)通<Vcc>Vcc1不變不變由555定時(shí)器可以看出復(fù)位端RD為零時(shí)無論其他管腳怎樣,輸出Vo都為零,在RD=1且第五管腳不加電壓的條件下假如Vi1<Vcc和 Vi2<Vcc時(shí)輸出為0且此時(shí)T導(dǎo)通假如Vi1>

47、;Vcc和Vi2>Vcc 時(shí)輸出為1且此時(shí) T 截止，假如Vi1<Vcc 和 Vi2>Vcc 時(shí)輸出保持不變而BJT T 也不變。4.1.2 555定時(shí)器構(gòu)成時(shí)鐘信號源如圖4-2為時(shí)鐘信號電路，該電路接通電源后電容C1被充電，它兩端的電壓VC上升，當(dāng)VC上升到Vcc時(shí)RS觸發(fā)器被復(fù)位同時(shí)BJT T導(dǎo)通，此時(shí)Vo為低電平，電容C1通過R1和T放電使Vc下降，當(dāng)Vc下降到 Vcc時(shí)，觸發(fā)器被置位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平，電容C1放電所需時(shí)間為:TPL = R2C1ln2 = 0.7 R2C1 （4-1）放電時(shí)間結(jié)束時(shí),T截止Vcc將通過R1向電容進(jìn)行充電，Vc由Vcc上升到Vcc所需時(shí)

48、間為:TPH = (R1+R2)C1ln2 = 0.7(R1+R2)C1 （4-2）當(dāng)Vc上升到Vcc時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就可以得到一個(gè)周期性的矩形波，就是我們所需要的時(shí)鐘脈沖波，電路工作波形如圖4-1，其振蕩頻率為:f= （4-3）VccVccOOttVcVoTPLTPH圖4-1多諧振蕩器工作波形圖圖4-2時(shí)鐘信號源電路4.2 開關(guān)把握電路此部分由開關(guān)S1與S0把握譯碼及顯示驅(qū)動電路的工作模式（0表示開關(guān)閉合，G1為轉(zhuǎn)向信號）。開關(guān)把握電路如圖4-3所示：圖4-3 開關(guān)把握電路1.當(dāng)S1=0,S0=0時(shí)，汽車處于正常行駛狀態(tài)，此時(shí)G1=0，G2=1；2.

49、當(dāng)S1=1,S0=0時(shí)，汽車處于右轉(zhuǎn)狀態(tài),此時(shí)G1=1，G2=1；3.當(dāng)S1=0,S0=1時(shí)，汽車處于左轉(zhuǎn)狀態(tài), 此時(shí)G1=1，G2=1；4.當(dāng)S1=1,S0=1時(shí)，汽車處于臨時(shí)剎車狀態(tài), 此時(shí)G1=0，G2=1。4.3譯碼及顯示驅(qū)動電路4.3.1 顯示驅(qū)動電路顯示驅(qū)動電路由6個(gè)發(fā)光二極管，電阻值為100電阻和兩輸入與門(74LS08)構(gòu)成,當(dāng)74LS08輸出為低電平常，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。4.3.2 3-8線譯碼器（74LS138） 譯碼器是一種具有“翻譯”功能的規(guī)律電路，這種電路能將輸入二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)，依據(jù)其原意翻譯成對應(yīng)的輸出信號。有一些譯碼器設(shè)有一個(gè)和多個(gè)使能把握輸入端，又成為片選端

50、，用來把握允許譯碼或禁止譯碼。如圖4-4譯碼器（74LS138）元件圖所示，74138是一種3線8線譯碼器 ，三個(gè)輸入端CBA共有8種狀態(tài)組合（000111），可譯出8個(gè)輸出信號Y0Y7。這種譯碼器設(shè)有三個(gè)使能輸入端，當(dāng)E2與E3均為0，且E1為1時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當(dāng)譯碼器被禁止時(shí)，輸出高電平。圖4-4 譯碼器（74LS138）元件管腳圖4.3.2 3-8線譯碼器構(gòu)成譯碼電路譯碼電路由3-8線譯碼器（74LS138）構(gòu)成。3-8線譯碼器的輸入端A,B,C分別接對應(yīng)JK觸發(fā)器輸出Q0,Q1，和開關(guān)把握電路的輸出S1。當(dāng)S1 = 0，S0 = 1,轉(zhuǎn)向使能信號G1=S0=1，計(jì)數(shù)

51、器的狀態(tài)為00，01，10時(shí)，74LS138對應(yīng)的輸出端Y0, Y1, Y2依次為“0”有效(Y4, Y5, Y6信號為“1”無效)，即與門的輸出端也依次為“0”有效，故指示燈D1D2D3按挨次點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)向。若上述條件不變，而S1=1，S0=0，則74LS138對應(yīng)的輸出端Y4、Y5、Y6依次為“0”有效(Y1, Y2, Y3信號為“1”無效)，即與門的輸出端依次為“0”有效，故指示燈D6D5D4按挨次點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)向。當(dāng)S1=0， S0=0時(shí)，G1=0,74LS138的輸出端全為“1”，指示燈全滅燈；當(dāng)S1=1，S0=1，此時(shí)G1=0,G2=CP，指示燈隨CP的頻率閃爍。譯碼及顯

52、示驅(qū)動電路如圖4-5所示：圖4-5譯碼及顯示驅(qū)動電路4.4三進(jìn)制循環(huán)把握電路實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)把握電路，應(yīng)接受2個(gè)JK觸發(fā)器組成的計(jì)數(shù)器。由兩片 74LS76芯片來實(shí)現(xiàn)此功能，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以計(jì)算出激勵(lì)方程式中的J ，K輸入端，并且已知JK觸發(fā)器的激勵(lì)方程式，最終可列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，即可實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)。依據(jù)設(shè)計(jì)要求（表示非）：J0=Q1n,K0=1；J1=Q0n,K1=1。已知JK觸發(fā)器激勵(lì)方程式：Q(n+1)=JQn+KQn得出計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表如表4-2：表 4-2計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表Q1n Q0nQ1(n+1)Q0(n+1)0001011010001100得三進(jìn)制循環(huán)把握電路如圖4-6：圖4-

53、6 三進(jìn)制循環(huán)把握電路5軟件設(shè)計(jì)5.1 軟件背景Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDAprotues工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的老師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上有名的EDA工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺

54、，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯。5.2 設(shè)計(jì)概述 此設(shè)計(jì)中由于把握電路由時(shí)鐘信號源，開關(guān)把握電路，譯碼及顯示驅(qū)動電路，三進(jìn)制循環(huán)把握電路組成，所以在實(shí)現(xiàn)電路時(shí)使用proteus軟件進(jìn)行仿真，仿真時(shí)記得檢查元器件參數(shù)是否合適，能否真實(shí)的模擬汽車在各種行駛狀態(tài)下車燈狀況。時(shí)鐘信號源由555多諧振蕩器組成，用于產(chǎn)生單位脈沖，開關(guān)把握電路由S1，S0輸出來模

55、擬汽車行駛狀態(tài)，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器對脈沖信號進(jìn)行加工便于譯碼，譯碼及顯示驅(qū)動電路模擬車燈狀態(tài)。6系統(tǒng)調(diào)試汽車車燈把握電路用proteus畫出原理圖進(jìn)行仿真時(shí)，信號時(shí)鐘源如圖4-2，開頭時(shí)汽車轉(zhuǎn)向和臨時(shí)剎車時(shí)車燈變化速度太快，并且點(diǎn)亮與熄滅持續(xù)時(shí)間相差很大，緣由就是圖4-1所示的多諧振蕩器工作波形的TPL與TPH數(shù)值太小并且差距很大，為了不讓時(shí)鐘信號源振蕩頻率太大，便于實(shí)際觀看，所以我們這里使用R1=10k，R2=510k，C1=2uF，使其脈沖周期大于1s，并且誤差在允許范圍內(nèi)，這樣就能清楚的觀看車燈變化。在顯示電路中，依據(jù)實(shí)際需求，車燈亮度需合適，太暗不便利觀看，太亮簡潔燒壞發(fā)光二極管，所以在譯碼

56、及顯示驅(qū)動電路中使用R=100，限制通過車燈的電流。7系統(tǒng)功能及指數(shù)參數(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，依據(jù)汽車實(shí)際行駛狀態(tài)選擇把握開關(guān)S1,S0,與三進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出協(xié)作，進(jìn)而把握譯碼器輸出低電平來把握發(fā)光二極管也就是車燈的亮和滅，當(dāng)汽車正常行駛，車燈熄滅，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車燈依據(jù)轉(zhuǎn)向方向循環(huán)點(diǎn)亮，臨時(shí)剎車時(shí)車燈閃爍。由時(shí)鐘信號源周期公式Tw=0.7(R1+2R2)C1可得到Tw約為1.4s，實(shí)際電路周期約為1.44s，所以當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，車燈以t=Tw的周期循環(huán)點(diǎn)亮，臨時(shí)剎車狀態(tài)時(shí)，發(fā)光二極管0.7s點(diǎn)亮,0.7s熄滅，誤差在0.01s左右。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能的關(guān)鍵在于時(shí)鐘信號源產(chǎn)生高電平的脈沖寬度和低電平的脈沖寬度相同的矩形波，也就是TPL=TPH >0.5