汽車車燈控制電路

1、成績 課 程 設(shè) 計 說 明 書 課程設(shè)計名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 題 目： 汽車車燈控制電路 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) 教師： 吳昌東 日期：2016年 7 月 1日汽車車燈控制電路摘 要:本方案設(shè)計了一個“汽車車燈控制電路”。“汽車車燈控制電路”作為電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的一個實踐，采用74ls138譯碼器控制輸出實現(xiàn)對六盞指示燈的控制，并配合74ls76jk觸發(fā)器實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)器控制，即可輕易實現(xiàn)汽車正常運行和剎車的情況模擬。為實現(xiàn)汽車左右轉(zhuǎn)彎時車燈循環(huán)閃爍的功能，需要配合74ls138譯碼器的另一輸入s1即可實現(xiàn)

2、。定時脈沖源部分由555定時器組成的多諧振蕩器電路實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：汽車；指示燈，74ls138，555定時器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 74ls138 decoder to cont

3、rol 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 cooperate with the anoth

4、er 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1 1.1設(shè)計背景1 1.2設(shè)計目標1 1.3設(shè)計概述1 1.4設(shè)計計劃12.方案設(shè)計與選擇22.1 方案比較2 2.1.1方案一2 2.1.2方案二22.2 方案論證32.3 方案選擇33.總體設(shè)計方案43.1 設(shè)計思

5、路43.2 電路設(shè)計原理54.單元模塊設(shè)計64.1時鐘信號源64.2開關(guān)控制電路84.3譯碼及顯示驅(qū)動電路9 4.4三進制循環(huán)控制電路105.軟件設(shè)計125.1軟件背景125.2設(shè)計概述126.系統(tǒng)調(diào)試137.系統(tǒng)功能及指數(shù)參數(shù)148.仿真結(jié)果159.實驗總結(jié)與體會1710.謝辭1811.參考文獻1912.附錄201 前 言1.1 設(shè)計背景汽車現(xiàn)今已是非常普遍的交通工具，作已大量進入人們的生活，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對于汽車的控制電路，也已從過去的全人工開關(guān)控制發(fā)展到了智能化控制。在夜晚或因天氣原因能見度不高的時候，人們對汽車安全行駛要求很高汽車車燈控制系統(tǒng)給大家?guī)砹朔奖恪?.2 設(shè)計目標汽車

6、車燈控制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。汽車行駛時會出現(xiàn)正常行駛，左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急剎車四種情況。針對這四種情況可以設(shè)計出汽車尾燈的控制電路來表示著四種狀態(tài)。1.3 設(shè)計概述這次課程設(shè)計利用74138譯碼器對輸入的信號進行譯碼，從而得到一個低電平輸出，由這個低電平控制對應(yīng)發(fā)光二極管狀態(tài)，當555定時器輸出為高電平時就點亮不同的車燈，從而控制車燈按要求點亮。 1.4 設(shè)計計劃1、提出并選擇設(shè)計方案；2、原理電路設(shè)計與繪制；3、實現(xiàn)電路的仿真調(diào)試；4、按照學(xué)院要求撰寫課程設(shè)計說明書；5、按時完成設(shè)計并提交相關(guān)設(shè)計資料。2. 方案設(shè)計與選擇通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自

7、己的實際知識，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實現(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現(xiàn)原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。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單片機為核心展開的汽車車燈控制電路的設(shè)計方法，用發(fā)光二極管模擬汽車車燈，按鍵開關(guān)作為轉(zhuǎn)彎等控制信號。2.1.2方案二方案二原理框圖如圖2-2所示。開關(guān)控制電路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制計數(shù)器圖2-2 方案二的原理框圖555定時

8、器提供單位脈沖，控制三進制計數(shù)器，實現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù),從而控制74138譯碼器譯碼，從而得到一個低電平輸出，用發(fā)光二極管模擬，從而控制車燈按照要求點亮。2.2方案論證方案一雖然直接使用單片機來實現(xiàn)汽車車燈控制，但需要運用c語言編程知識，管腳太復(fù)雜，方案二直接使用計數(shù)器控制電路循環(huán)，s1與s0與譯碼器配合控制輸出。2.3方案選擇比較兩個方案，我們發(fā)現(xiàn)方案一需要運用單片機及c語言知識，過程復(fù)雜，而方案二結(jié)構(gòu)清晰，易于實現(xiàn)，電路簡單明了，所以這里選擇方案二。3. 總體設(shè)計方案本節(jié)主要介紹了對課題與選擇方案進一步設(shè)計，根據(jù)所選課程設(shè)計題目，列出實際的汽車運行狀態(tài)表，再結(jié)合方案二，選擇合適的元器件，得出

9、需要的真值表與電路原理框圖。3. 1設(shè)計思路由于汽車車燈有四種不同的狀態(tài)，可用2個開關(guān)變量進行控制，假定用開關(guān)s1和s0進行控制，可以列出車燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)的關(guān)系表。表 3-1 車燈顯示狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)關(guān)系表開 關(guān)控 制運行狀態(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臨時剎車閃爍閃爍汽車車燈控制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led發(fā)光二極管和6個與門(74ls08)組成，譯碼電路由38線譯碼器（74ls138）構(gòu)成。38線譯碼器的三個輸入端a、b、c分別接三進制計數(shù)

10、器的輸出端q0、q1和轉(zhuǎn)向控制開關(guān)s1。在汽車左、右轉(zhuǎn)彎行駛時，三進制計數(shù)的輸出控制譯碼電路順序輸出低電平，按照要求順序循環(huán)點亮三個指示燈。三進制計數(shù)器的狀態(tài)用對應(yīng)的jk觸發(fā)器輸出q1、q0表示，可得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即汽車車燈控制邏輯功能表如表3-2所示。（1表示熄滅，0表示點亮）表 3-2 汽車車燈控制邏輯功能表開關(guān)控制運行狀態(tài)計數(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 01 1 11 1 00 11 1 11 0 11 01 1 10 1 10 1左轉(zhuǎn)0 00 1 11

11、 1 10 11 0 11 1 11 01 1 01 1 11 1臨時剎車1 1cp cp cpcp cp cp3.2 電路設(shè)計原理開關(guān)控制電路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制計數(shù)器圖3-1 汽車車燈控制電路設(shè)計總體框圖4. 單元模塊設(shè)計4.1 時鐘信號源4.1.1 555定時器時鐘信號源由555定時器構(gòu)成，555定時器是一種模擬和數(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，該電路使用靈活，方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器以及施密特觸發(fā)器。這里用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器作為時鐘脈沖信號產(chǎn)生電路，555定時器內(nèi)部由3個阻值為5 k的電阻

12、組成的分壓器，兩個電壓比較器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vccvccvcc11導(dǎo)通vcc1不變不變由555定時器可以看出復(fù)位端rd為零時無論其他管腳怎樣,輸出vo都為零,在rd=1且第五管腳不加電壓的條件下如果vi1vcc和 vi2vcc和vi2vcc 時輸出為1且此時 t 截止，如果vi1vcc 時輸出保持不變而bjt t 也不變。4.1.2 555定時器構(gòu)成時鐘信號源如圖4-2為時鐘信號電路，該電路接通電源后電容c1被充電，它兩端的電壓vc上升，當vc上升到vcc時

13、rs觸發(fā)器被復(fù)位同時bjt t導(dǎo)通，此時vo為低電平，電容c1通過r1和t放電使vc下降，當vc下降到 vcc時，觸發(fā)器被置位，vo翻轉(zhuǎn)為高電平，電容c1放電所需時間為:tpl = r2c1ln2 = 0.7 r2c1 （4-1）放電時間結(jié)束時,t截止vcc將通過r1向電容進行充電，vc由vcc上升到vcc所需時間為:tph = (r1+r2)c1ln2 = 0.7(r1+r2)c1 （4-2）當vc上升到vcc時，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周期性的矩形波，就是我們所需要的時鐘脈沖波，電路工作波形如圖4-1，其振蕩頻率為:f= （4-3）vccvcco

14、ottvcvotpltph圖4-1多諧振蕩器工作波形圖圖4-2時鐘信號源電路4.2 開關(guān)控制電路此部分由開關(guān)s1與s0控制譯碼及顯示驅(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)控制電路如圖4-3所示：圖4-3 開關(guān)控制電路1.當s1=0,s0=0時，汽車處于正常行駛狀態(tài)，此時g1=0，g2=1；2.當s1=1,s0=0時，汽車處于右轉(zhuǎn)狀態(tài),此時g1=1，g2=1；3.當s1=0,s0=1時，汽車處于左轉(zhuǎn)狀態(tài), 此時g1=1，g2=1；4.當s1=1,s0=1時，汽車處于臨時剎車狀態(tài), 此時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個發(fā)光二

15、極管，電阻值為100電阻和兩輸入與門(74ls08)構(gòu)成,當74ls08輸出為低電平時，發(fā)光二極管點亮。4.3.2 3-8線譯碼器（74ls138） 譯碼器是一種具有“翻譯”功能的邏輯電路，這種電路能將輸入二進制代碼的各種狀態(tài)，按照其原意翻譯成對應(yīng)的輸出信號。有一些譯碼器設(shè)有一個和多個使能控制輸入端，又成為片選端，用來控制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 ，三個輸入端cba共有8種狀態(tài)組合（000111），可譯出8個輸出信號y0y7。這種譯碼器設(shè)有三個使能輸入端，當e2與e3均為0，且e1為1時，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當

16、譯碼器被禁止時，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)控制電路的輸出s1。當s1 = 0，s0 = 1,轉(zhuǎn)向使能信號g1=s0=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00，01，10時，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按順序點亮，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

17、、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按順序點亮，示意汽車右轉(zhuǎn)向。當s1=0， s0=0時，g1=0,74ls138的輸出端全為“1”，指示燈全滅燈；當s1=1，s0=1，此時g1=0,g2=cp，指示燈隨cp的頻率閃爍。譯碼及顯示驅(qū)動電路如圖4-5所示：圖4-5譯碼及顯示驅(qū)動電路4.4三進制循環(huán)控制電路實現(xiàn)三進制循環(huán)控制電路，應(yīng)采用2個jk觸發(fā)器組成的計數(shù)器。由兩片 74ls76芯片來實現(xiàn)此功能，根據(jù)設(shè)計要求，可以計算出激勵方程式中的j ，k輸入端，并且已知jk觸發(fā)器的激勵方程式，最后可列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，即可實

18、現(xiàn)三進制循環(huán)計數(shù)。根據(jù)設(shè)計要求（表示非）：j0=q1n,k0=1；j1=q0n,k1=1。已知jk觸發(fā)器激勵方程式：q(n+1)=jqn+kqn得出計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表如表4-2：表 4-2計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表q1n q0nq1(n+1)q0(n+1)0001011010001100得三進制循環(huán)控制電路如圖4-6：圖4-6 三進制循環(huán)控制電路5軟件設(shè)計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，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，

19、但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，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

20、 設(shè)計概述 此設(shè)計中由于控制電路由時鐘信號源，開關(guān)控制電路，譯碼及顯示驅(qū)動電路，三進制循環(huán)控制電路組成，所以在實現(xiàn)電路時使用proteus軟件進行仿真，仿真時記得檢查元器件參數(shù)是否合適，能否真實的模擬汽車在各種行駛狀態(tài)下車燈情況。時鐘信號源由555多諧振蕩器組成，用于產(chǎn)生單位脈沖，開關(guān)控制電路由s1，s0輸出來模擬汽車行駛狀態(tài)，三進制計數(shù)器對脈沖信號進行加工便于譯碼，譯碼及顯示驅(qū)動電路模擬車燈狀態(tài)。6系統(tǒng)調(diào)試汽車車燈控制電路用proteus畫出原理圖進行仿真時，信號時鐘源如圖4-2，開始時汽車轉(zhuǎn)向和臨時剎車時車燈變化速度太快，并且點亮與熄滅持續(xù)時間相差很大，原因就是圖4-1所示的多諧振蕩器工作

21、波形的tpl與tph數(shù)值太小并且差距很大，為了不讓時鐘信號源振蕩頻率太大，便于實際觀察，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)，這樣就能清楚的觀察車燈變化。在顯示電路中，根據(jù)實際需求，車燈亮度需合適，太暗不方便觀察，太亮容易燒壞發(fā)光二極管，所以在譯碼及顯示驅(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)實現(xiàn)的功能，根據(jù)汽車實際行駛狀態(tài)選擇控制開關(guān)s1,s0,與三進制計數(shù)器輸出配合，進而控制譯碼器輸出低電平來控制發(fā)光二極管也就是車燈的亮和滅，當汽車正常行駛，車燈熄滅，汽車轉(zhuǎn)向時車燈根據(jù)轉(zhuǎn)向方向循環(huán)點亮，臨時剎車

22、時車燈閃爍。由時鐘信號源周期公式tw=0.7(r1+2r2)c1可得到tw約為1.4s，實際電路周期約為1.44s，所以當汽車轉(zhuǎn)向時，車燈以t=tw的周期循環(huán)點亮，臨時剎車狀態(tài)時，發(fā)光二極管0.7s點亮,0.7s熄滅，誤差在0.01s左右。實現(xiàn)設(shè)計功能的關(guān)鍵在于時鐘信號源產(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 0.5s,tw1s的時鐘脈沖,所以就要計算好該電路的電阻及電容的參數(shù)設(shè)定。時鐘信號源是由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩電路實現(xiàn)，電阻r1的阻值設(shè)為10k，電阻r2的阻值設(shè)為510k，電容c1的值設(shè)為2f，這樣該電路產(chǎn)生的時鐘信號低電平時的脈沖寬度和高電平時的

23、脈沖寬度按式4-1和式4-2計算可知：tpl =tph=0.7s,理論上就相差0.01s，不過0.01s的誤差對于該系統(tǒng)來說是允許的。8仿真結(jié)果1. 汽車正常行駛時，s1=0,s0=0，左右兩側(cè)的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；圖8-1 正常行駛狀態(tài)電路圖2. 汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時，s1=1,s0=0，右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮，左側(cè)的指示燈熄滅；圖8-2 右轉(zhuǎn)狀態(tài)電路圖3. 汽車左轉(zhuǎn)彎行駛時，s1=0,s0=1，左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮，右側(cè)的指示燈熄滅；圖8-3 左轉(zhuǎn)狀態(tài)電路圖4.汽車臨時剎車時，s1=1,s0=1，所有指示燈同時處于閃爍狀態(tài)。 圖8-4 臨時剎車狀態(tài)電路圖9實驗總結(jié)與體會

24、第一次連接好電路后，電路的顯示結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不太相同，不能實現(xiàn)計數(shù)功能，即led燈不能循環(huán)點亮，但在請教同學(xué)和老師、進行小組討論和經(jīng)過多次檢修后，終于實現(xiàn)了課程設(shè)計任務(wù)的全部功能。數(shù)字電子技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進行數(shù)字電子課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際的最好途徑，將書本上的知識利用到實際的分析解決問題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計的基本知識與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電路的分析和設(shè)計的基本方法，為以后的學(xué)習奠定基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計見面會與平時和同學(xué)的交流，基本完成了本次設(shè)計的設(shè)計要求：汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個

25、燈按右循環(huán)順序點亮，車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮，汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。從一開始接受課程設(shè)計任務(wù)，后著手建立設(shè)計框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都必須認真仔細。雖然開始并不是很成功，不能實現(xiàn)計數(shù)功能，但在請教同學(xué)、小組討論和經(jīng)過多次檢修后，終于實現(xiàn)了課程設(shè)計任務(wù)的全部功能。本次課程設(shè)計汽車尾燈讓學(xué)生能更加深入的了解許多芯片的接法以及功能表，設(shè)計了脈沖電路，譯碼控制電路，三進制計數(shù)器，開關(guān)控制發(fā)光二極管等，將各個部分組成起來設(shè)計成為汽車車燈控制電路。10. 謝辭這次課程設(shè)計中，我遇見了許許多多問題，但是在吳昌東老師的細心指導(dǎo)下，這一周在忙碌而又充實之中