課程設(shè)計(jì)：汽車尾燈控制電路

1、西南科技大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 程序題目： 汽車尾燈控制電路姓 名： 何 忠 建 左 朝 振 學(xué) 號(hào): 20045081 20045100 班 級(jí)： 自動(dòng) 0405 班 指導(dǎo)教師： 曹 文 時(shí) 間： 評 分： 汽車尾燈控制電路一設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈(用發(fā)光二極管模擬)，當(dāng)在汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；在右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮（R1R1R2R1R2R3全滅R1）時(shí)間間隔0.5S（采用一個(gè)2HZ的方波源）；在左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮（L1L1L2L1L2L3全滅L1）；在臨時(shí)剎車或者檢測尾燈是否正

2、常時(shí)，所有指示燈同時(shí)點(diǎn)亮（R1R2R3 L1L2L3點(diǎn)亮）；當(dāng)汽車后退的時(shí)候所有尾燈循環(huán)點(diǎn)亮；當(dāng)晚上行車的時(shí)候汽車尾燈的最下一個(gè)燈一直點(diǎn)亮。二、設(shè)計(jì)條件本設(shè)計(jì)基于學(xué)校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)后設(shè)計(jì)的，通過在電腦上利用各種軟件設(shè)計(jì)而成，包括Quartus II 5.0，Multisim2001以及DXP2004等設(shè)計(jì)仿真軟件。三、設(shè)計(jì)要求 分析以上設(shè)計(jì)任務(wù)，由于汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、倒車、晚上行車時(shí)，所有燈點(diǎn)亮的次序和是否點(diǎn)亮是不同的，所以用74138譯碼器對輸入的信號(hào)進(jìn)行譯碼，從而得到一個(gè)低電平輸出，再由這個(gè)低電平控制一個(gè)計(jì)數(shù)器74161，計(jì)數(shù)器輸出為高電平時(shí)就點(diǎn)亮不同的尾燈（這里用發(fā)光二極管模擬），

3、從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與給定條件間的關(guān)系，即邏輯功能表1所示。汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)總體框圖如圖1所示。汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)表1-1開關(guān)控制汽車運(yùn)行狀態(tài)右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈S0 S1 S2R1R2R3L1L2L30 0 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 0 1左轉(zhuǎn)彎燈滅按L1L2L3順序循環(huán)點(diǎn)亮0 1 0右轉(zhuǎn)彎按R1R2R3順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅0 1 1臨時(shí)剎車/檢測所有尾燈同時(shí)點(diǎn)亮1 0 0倒車所有尾燈按照轉(zhuǎn)彎次序點(diǎn)亮1 0 1晚上行車時(shí)R3 ，L3一直點(diǎn)亮開關(guān)控制電路譯碼電路74138顯示驅(qū)動(dòng)電路記數(shù)電路74161R1R2R3 L1L2L3脈沖產(chǎn)生電路555圖1 汽車尾燈控

4、制電路設(shè)計(jì)總體框圖四、設(shè)計(jì)內(nèi)容（一）.分步設(shè)計(jì)：1時(shí)鐘信號(hào)源（CLK）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)說明：由于汽車尾燈是的點(diǎn)亮是給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動(dòng)作，所以汽車的尾燈在閃爍的時(shí)候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我們在設(shè)計(jì)的時(shí)候是采用的555定時(shí)器設(shè)計(jì)的一個(gè)脈沖產(chǎn)生源，占空比約為50%，它產(chǎn)生的頻率F約為2HZ。然后通過計(jì)數(shù)器就能控制汽車尾燈在循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)候時(shí)間間隔約為0.5S，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動(dòng)作以采取相應(yīng)的動(dòng)作從而避免交通事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)計(jì)算公式（對應(yīng)右圖）： 高電平時(shí)間： 低電平時(shí)間： 占 空 比： 設(shè)計(jì)最后圖形如右圖所示： 高電平時(shí)間 =250.0ms 低電平時(shí)間

5、=213.9ms 占 空 比 D=53.8% 頻 率 F=2.158.仿真波形以及連接圖形： 如右圖所示為在Multisim2001里仿真時(shí)的實(shí)際連接電路。其中端口3為輸出端，使用的時(shí)候只要將端口3接到CLK端即可。555定時(shí)仿真結(jié)果圖形如右圖所示：分析：根據(jù)右圖分析結(jié)果，與預(yù)期結(jié)果一直，故設(shè)計(jì)正確。2主電路設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)說明： 實(shí)現(xiàn)的主要功能是通過開關(guān)控制從而實(shí)現(xiàn)汽車尾燈的點(diǎn)亮方式。根據(jù)表1具體實(shí)現(xiàn)如下：當(dāng)S2 S1 S0 =000時(shí)候汽車處于正常行駛，尾燈完全處于熄滅狀態(tài)，所以通過74138譯碼后為“11111110”不做任何處理。當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候汽車左轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈的左面3

6、個(gè)燈按照L1L1L2L1L2L3全滅L1順序循環(huán)點(diǎn)亮，具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對“001”譯碼為“11111101”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)1通過一個(gè)非門控制計(jì)數(shù)器74161的ENT和ENP端開始計(jì)數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅）0001（L1點(diǎn)亮）0010（L1L2點(diǎn)亮）0011（L1L2L3點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計(jì)數(shù)就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點(diǎn)亮這個(gè)過程所需要的時(shí)間約為0.5S*4。當(dāng)S2 S1 S0 =010時(shí)候汽車右轉(zhuǎn)，所以汽車尾燈右面3個(gè)燈按照R1R1R2R1R2R3全滅R1順序循環(huán)點(diǎn)

7、亮，具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對“010”譯碼為“11111011” 然后通過譯碼后的低電平Y(jié)2通過一個(gè)非門控制計(jì)數(shù)器74161的ENT和ENP端開始計(jì)數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅）0001（R1點(diǎn)亮）0010（R1R2點(diǎn)亮）0011（R1R2R3點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計(jì)數(shù)就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點(diǎn)亮這個(gè)過程所需要的時(shí)間約為0.5S*4。當(dāng)S2 S1 S0 =011時(shí)候汽車處于剎車狀態(tài)或者處于檢測汽車尾燈是否正常，所以汽車的尾燈全亮，具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對“011”譯碼為“11110111

8、”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)3通過一個(gè)非門直接控制所有的尾燈點(diǎn)亮。當(dāng)S2 S1 S0 =100時(shí)候汽車處于倒車狀態(tài)，倒車的時(shí)候汽車所有的尾燈按照轉(zhuǎn)彎時(shí)候的順序點(diǎn)亮燈。具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對“100”譯碼為“11101111”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)4通過一個(gè)非門控制另外一片計(jì)數(shù)器74161的ENT和ENP端開始計(jì)數(shù)，從而控制燈的點(diǎn)亮方式，計(jì)數(shù)范圍為0000（全滅）000（R1，L1點(diǎn)亮）0010（R1R2，L1L2點(diǎn)亮）0011（R1R2R3。L1L2L3點(diǎn)亮）0100（異步清零）0000循環(huán)計(jì)數(shù)就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)點(diǎn)亮的這個(gè)過程。由于記數(shù)脈沖是由555定時(shí)器產(chǎn)生的頻率約為2HZ方波，所以循環(huán)點(diǎn)亮這

9、個(gè)過程所需要的時(shí)間約為0.5S*4。當(dāng)S2 S1 S0 =101時(shí)候汽車處于晚上行車狀態(tài)，此時(shí)汽車尾燈的左右兩端的最下面一個(gè)燈一直點(diǎn)亮即L3。R3一直處于亮的狀態(tài)。具體實(shí)現(xiàn)是通過74138對“101”譯碼為“11011111”然后通過譯碼后的低電平Y(jié)5通過一個(gè)非門直接控制L3。R3點(diǎn)亮。主電路的仿真： 分步仿真：1 汽車左轉(zhuǎn)彎的仿真。在Quartus II 5.0下（以下的仿真都是在這個(gè)軟件下，并且都是功能仿真）的仿真的電路圖和波形。圖2.左轉(zhuǎn)彎仿真電路圖3.左轉(zhuǎn)彎仿真波形 仿真波形分析：如圖3所示當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 00

10、0，由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅與實(shí)際相符合，所以正確。.汽車左右轉(zhuǎn)彎仿真。圖4.左右轉(zhuǎn)彎仿真電路圖5.左右轉(zhuǎn)彎仿真波形波形分析：根據(jù)圖5有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000

11、，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。.汽車左右轉(zhuǎn)彎和剎車的仿真。圖6.汽車左右和剎車仿真電路圖7.汽車左右和剎車仿真波形波形分析：根據(jù)圖7有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0

12、=010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。S2 S1 S0 =011的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真。圖8.汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真電路圖9. 汽車左右轉(zhuǎn)彎剎車和倒車仿真波形波形分析：根據(jù)圖9有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)?/p>

13、：000 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。S2 S1 S0 =011的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。S2 S1 S0 =100的時(shí)候，R3 R2R1，L3 L2L1變化順序都為：000 001 011 111 000所

14、以尾燈的點(diǎn)亮方式為：全滅 R1，L1 R1R2，L1L2 R1R2R3。L1L2L3全滅S2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。. 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真。圖10. 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真電路圖圖11. 左右轉(zhuǎn)彎剎車倒車和晚上行車仿真波形波形分析：根據(jù)圖9有當(dāng)S2 S1 S0 =001時(shí)候，L3L2 L1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，R3 R2R1=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：L1L1L2L1L2L3全滅L1R3 R2R1恒為熄滅；S2 S1 S0

15、 =010的時(shí)候，R3 R2R1變化順序?yàn)椋?00 001 011 111 000，L1L2L3=000由于輸出為高電平時(shí)燈亮，所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：R1R1 R2R1 R2 R3全滅R1L1L2L3恒為熄滅。S2 S1 S0 =011的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為111，所以所有燈全亮。S2 S1 S0 =100的時(shí)候，R3 R2R1，L3 L2L1變化順序都為：000 001 011 111 000所以尾燈的點(diǎn)亮方式為：全滅 R1，L1 R1R2，L1L2 R1R2R3。L1L2L3全滅S2 S1 S0 =101的時(shí)候，R3 R2R1，L3 L2L1為100所以R3， L3亮。S

16、2 S1 S0 =000的時(shí)候，R3 R2R1，L1L2L3恒為000，所以所有燈熄滅。經(jīng)過分析與實(shí)際相符合，所以仿真正確。綜合以上得知此電路的設(shè)計(jì)是正確的。(二).總體設(shè)計(jì)： 1.設(shè)計(jì)的最后原理圖：圖12.總體設(shè)計(jì)的最后原理圖2.PCB的制作利用DXP2004制作PCB板，由于先前設(shè)計(jì)的電路圖的某些器件在制作PCB時(shí)遇到問題，所以我在這里用了相同功能的器件進(jìn)行替代。圖13.對應(yīng)PCB的電路原理圖 圖14.制作的PCB板3D圖根據(jù)圖13得出需要的元器件清單如表2：表2.元件清單名稱規(guī)格數(shù)量譯碼器SN74LS138N1計(jì)數(shù)器DM74LS161AM2555定時(shí)器SUM5J10Y1電容若干或門DM7

17、4ls32M3非門DM74ls00N3與門DM74ls08M1二極管發(fā)光二極管6電阻1K，30K50K，12K20K若干萬用板大1五.設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)是通過查閱各種資料和我們的討論的思考做出來的，在設(shè)計(jì)的過程中我們想用DXP2004仿真但是由于時(shí)間關(guān)系，我們掌握不了。由于學(xué)過Quartus II 5.0，于是在仿真的時(shí)候我們就想到用Quartus II 5.0仿真來替代。經(jīng)過思考后覺得由于我們的主電路都是數(shù)字電路構(gòu)成的，所以完全可以由Quartus II 5.0仿真。但是對于輸入脈沖CLK的頻率較小，我們又必須設(shè)計(jì)一個(gè)頻率較小的方波源，通過網(wǎng)上查閱資料可以利用555定時(shí)器構(gòu)成，于是我們又自己設(shè)計(jì)一個(gè)方波源。但是設(shè)計(jì)好方波源后我們必須仿真看是否正確，于是就用到了Multisim2001