汽車尾燈論文

1、基于555多諧振蕩器的汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)的汽車尾燈控制電路是用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的。汽車尾燈顯示控制電路是汽車尾燈電路的重要組成部分，主要完成控制與驅(qū)動(dòng)功能，具體電路由三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路、汽車行駛狀態(tài)開關(guān)模擬電路和汽車行駛狀態(tài)顯示電路三部分組成。 在本次設(shè)計(jì)中，使用555多諧振蕩器來制作電路脈沖產(chǎn)生器，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖CP。在三進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路部分用到了數(shù)字電路中的觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)和卡諾圖的化簡(jiǎn)，使用到JK觸發(fā)器芯片74LS76；在汽車行駛狀態(tài)開關(guān)模擬電路部分則用到了組合邏輯電路中譯碼器及邏輯門電路，使用到3-8譯碼器芯片74LS138、與門芯片74LS08、與非門芯片74LS

2、00和或門芯片74LS32等；在汽車行駛狀態(tài)顯示電路中用發(fā)光二極管模擬顯示汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和緊急剎車的四種狀態(tài)。 關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 555多諧振蕩器 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器 觸發(fā)器 發(fā)光二極管目 錄 一 緒論 . 1 1.1 課題研究背景及意義 . 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 1 1.2.1 研究狀況 . 1 1.2.2 發(fā)展趨勢(shì) . 1 1.3 本文主要工作安排與方案論述及方案確定 . 2 1.3.1 主要工作安排 . 2 1.3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求 . 2 1.3.3 方案論述與確定 . 3 二 基本理論知識(shí) . 5 2.1 主要芯片介紹 . 5 2.1.1 555定時(shí)器 .

3、5 2.1.2 與非門74LS00 . 6 2.1.3 異或門74LS136 . 7 2.1.4 JK觸發(fā)器74LS76 . 8 2.1.5 3線8線譯碼器74LS138 . 12 2.2 各單元電路設(shè)計(jì) . 13 2.2.1 555時(shí)鐘脈沖電路設(shè)計(jì) . 13 2.2.2 三進(jìn)制循環(huán)控制電路設(shè)計(jì) . 15 2.2.3 開關(guān)控制電路設(shè)計(jì) . 16 2.2.4 譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) . 17 三 總體電路設(shè)計(jì) . 19 3.1 總體汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)原理圖 . 19 3.2 汽車尾燈控制電路的主要工作原理 . 19四 電路測(cè)試與仿真 . 21 五 總結(jié) . 25 參考文獻(xiàn) . 26 附錄 .

4、27 一 緒論 1.1 課題研究背景及意義 在現(xiàn)代社會(huì)中，汽車已成為不可缺少的交通工具，其不單單是一種代步工具，還是一種社會(huì)生活水平的象征。但是，汽車在帶給我們方便的同時(shí)，也帶來了大量的交通事故。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，大量事故都是在幾條道路的轉(zhuǎn)彎處發(fā)生或是因?yàn)榍懊娴能囕v突然間剎車，后面的車輛沒有及時(shí)注意等情況下發(fā)生的，所以汽車尾燈作為一種警示燈，其重要性就體現(xiàn)出來了。 老式汽車尾燈通?；趥鹘y(tǒng)的機(jī)械和純電路的控制方式，完全取決于尾燈系統(tǒng)所采用的硬件來保證它的正常工作，一旦電路老化或者因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)而引起的接觸問題以及機(jī)械元件變形將不能及時(shí)觸發(fā)電路電源開關(guān)，從而導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障，這類問題是經(jīng)常發(fā)生的，而

5、除了選用更好的硬件系統(tǒng)元件外幾乎沒有別的可靠的方法來避免這類故障的發(fā)生，于是，選用智能型的元件來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控制性是非常必要且有重要意義的1。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 研究狀況 現(xiàn)代汽車尾燈是19世紀(jì)90年代末由美國(guó)哥倫比亞號(hào)汽車把電燈作為前燈和尾燈，最早提出的一種尾燈結(jié)構(gòu)形式。它是在汽車尾燈逐步進(jìn)步的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其中包含了尾燈的光源及其控制系統(tǒng)、反射鏡、照射鏡等。隨著氙氣燈的使用，駕駛的安全性與舒適性得到很大的改善，不僅有助于緩解人們夜間駕駛的緊張與疲勞，而且克服了駕駛?cè)藛T的安全問題并使汽車的尾燈使用壽命加長(zhǎng)。 現(xiàn)代汽車尾燈控制電路一般是用

6、基于微處理器的硬件電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但因?yàn)橛布娐反嬖诰窒扌裕荒茈S意的更改電路的功能和性能，所以可靠性不高，因此對(duì)汽車尾燈控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來了一定的局限性。目前，汽車尾燈控制電路是一種應(yīng)用極為廣泛的設(shè)備，具有很好的性價(jià)比2。 1.2.2 發(fā)展趨勢(shì) 汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是電子化、智能化、信息化和集成化。當(dāng)前國(guó)際汽車市場(chǎng)上，汽車電子化競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分普遍。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在國(guó)外著名汽車制造廠商中，每輛汽車平均消耗電子產(chǎn)品費(fèi)用占整車的30%左右，其中光微處理器多達(dá)50多個(gè)，越是高檔汽車電子化程度越高。汽車電子最顯著特征是向控制系統(tǒng)化推進(jìn)。用傳感器、微處理器MPU、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個(gè)

7、電子元器件及其零部件組成的電控系統(tǒng)，正獲得極其廣泛的市場(chǎng)3。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展,國(guó)外大型車燈控制公司已開始采用智能仿真設(shè)計(jì)4。據(jù)報(bào)道，德國(guó)的BO SCH公司、HELLA公司和日本的小糸車燈公司等都已采用仿真設(shè)計(jì)5。自20世紀(jì)90年代以后，隨著CAD、CAM技術(shù)發(fā)展,尾燈電路出現(xiàn)配光仿真設(shè)計(jì)，并采用復(fù)雜的三維空間光線光路計(jì)算6，但國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)不多7。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車尾燈控制電路的發(fā)展也日新月異，一體化、輕型化、智能化、美觀化已成為汽車尾燈及其控制電路的必然趨勢(shì)8-9。 1.3 本文主要工作安排與方案論述及方案確定 1.3.1 主要工作安排 研究汽車尾燈控制電路是本文的重點(diǎn)，其

8、主要工作安排如下： 首先，主要闡述本文研究的背景、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；其次，提出兩種不同的設(shè)計(jì)方案，通過計(jì)算比較采用較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案；再次，對(duì)所選方案中芯片進(jìn)行介紹及設(shè)計(jì)各單元電路；最后，把各單元電路進(jìn)行整合優(yōu)化，得出總的設(shè)計(jì)電路圖，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，并對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真。 1.3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)要求 （1）設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，用六個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車尾燈（左右各三個(gè)），用開關(guān)S1、S0選擇控制汽車正常運(yùn)行、右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)尾燈的情況。 （2）設(shè)計(jì)要求 1、汽車正常運(yùn)行時(shí)尾燈全部熄滅； 2、汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)左邊的三個(gè)發(fā)光二極管按順序循環(huán)點(diǎn)亮； 3、汽車右轉(zhuǎn)

9、彎時(shí)右邊的三個(gè)發(fā)光二極管按順序循環(huán)點(diǎn)亮； 4、汽車剎車時(shí)所有的指示燈隨CP脈沖同時(shí)閃爍。 設(shè)計(jì)要求具體見表1-1。 表1-1 汽車尾燈顯示狀態(tài)變化表 開關(guān)控制 左轉(zhuǎn)彎 右轉(zhuǎn)彎S1 S0 運(yùn)行狀態(tài) 左邊尾燈 D1 D2 D3 右邊尾燈 D4 D5 D6 0 0 正常運(yùn)行 燈滅 燈滅 0 1 右轉(zhuǎn)彎 燈滅 按D4D5D6順序循環(huán)點(diǎn)亮 1 0 左轉(zhuǎn)彎 按D1D2D3順序循環(huán)點(diǎn)亮 燈滅 1 1 臨時(shí)剎車 所有尾燈同時(shí)閃爍 本方案設(shè)計(jì)采用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖電路，產(chǎn)生觸發(fā)由JK觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)CP，實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制循環(huán)；將三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為74LS138譯碼器地址端的輸入信號(hào)，從

10、而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的循環(huán)控制。通過對(duì)輸入地址碼的改變使譯碼器的不同輸出端有效，再配合六個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車和正常運(yùn)行等運(yùn)行情況時(shí)燈的閃爍情況控制，其中閃爍的頻率控制由555定時(shí)器設(shè)計(jì)完成，而對(duì)于轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈的循環(huán)點(diǎn)亮則由三進(jìn)制計(jì)算器的輸出作為38譯碼器的地址輸入端實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)框圖見圖1-2所示。 二 基本理論知識(shí) 2.1 主要芯片介紹 2.1.1 555定時(shí)器 555定時(shí)器是美國(guó)Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5k的電阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555

11、，7556（含有兩個(gè)7555）。555定時(shí)器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。 555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V工作，7555可在3V18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容13。其內(nèi)部電路框圖及外引腳排列圖見圖2-1。 555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作

12、為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。 555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則

13、C1的輸出為0，C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。 它的各個(gè)引腳功能如下： 1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。 2腳：低觸發(fā)端。 3腳：輸出端Vo。 4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。 6腳：TH高觸發(fā)端。 7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5V16V，CMOS

14、型時(shí)基電路VCC的范圍為3V18V。 2.1.2 與非門74LS00 與非門是與門和非門的結(jié)合，先進(jìn)行與運(yùn)算，再進(jìn)行非運(yùn)算。與運(yùn)算輸入要求有兩個(gè)，如果輸入都用0和1表示的話，那么與運(yùn)算的結(jié)果就是這兩個(gè)數(shù)的乘積。如1和1（兩端都有信號(hào)），則輸出為1；1和0，則輸出為0；0和0，則輸出為0。與非門的結(jié)果就是對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)先進(jìn)行與運(yùn)算，再對(duì)此與運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行非運(yùn)算的結(jié)果。如圖2-2和圖2-3為與非門兩種邏輯符號(hào)表示。在圖2-2和圖2-3中，A、B為輸入端，C為輸出端。由與非門真值表2-1可得：輸入有0則輸出1，輸入全為1才輸出0。 本次設(shè)計(jì)中用到的74LS00是常用的2輸入4與非門集成電路芯片，它的作

15、用就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)與非門，其引腳圖見圖2-4。2.1.3 異或門74LS136 異或門（Exclusive-OR gate，簡(jiǎn)稱XOR gate，又稱EOR gate、EXOR gate）是數(shù)字邏輯中實(shí)現(xiàn)邏輯異或的邏輯門，有2個(gè)輸入端、1個(gè)輸出端。若兩個(gè)輸入的電平相異，則輸出為高電平1；若兩個(gè)輸入的電平相同，則輸出為低電平0。圖2-5和圖2-6分別為異或門的兩種邏輯符號(hào)表示。本次設(shè)計(jì)中用到的異或門集成芯片為74LS136，為3輸入4異或門集成電路芯片，其引腳圖見圖2-7。2.1.4 JK觸發(fā)器74LS76 JK觸發(fā)器是數(shù)字電路觸發(fā)器中的一種電路單元。JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能，在各類

16、集成觸發(fā)器中，JK觸發(fā)器的功能最為齊全。在實(shí)際應(yīng)用中，它不僅有很強(qiáng)的通用性，而且能靈活地轉(zhuǎn)換其他類型的觸發(fā)器。由JK觸發(fā)器可以構(gòu)成D觸發(fā)器和T觸發(fā)器。圖2-8為JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)。 JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為： 這里Qn表示現(xiàn)態(tài)，Qn+1表示次態(tài)?，F(xiàn)態(tài)表示時(shí)鐘脈沖來到之前的觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，次態(tài)表示時(shí)鐘脈沖來到之后的狀態(tài)10-11。 主從型JK觸發(fā)器電路圖如圖2-10所示。它由兩個(gè)可控RS觸發(fā)器串聯(lián)組成，分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。J和K是信號(hào)輸入端。時(shí)鐘CP控制主觸發(fā)器和從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)。 當(dāng)CP=0時(shí)，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，從觸發(fā)器輸出狀態(tài)與主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)相同。 當(dāng)CP=1時(shí)，輸入J、K影響主

17、觸發(fā)器，而從觸發(fā)器狀態(tài)不變。當(dāng)CP從1變成0時(shí)，主觸發(fā)器的狀態(tài)傳送到從觸發(fā)器，即主從觸發(fā)器是在CP下降沿到來時(shí)才使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的。下面分四種情況來分析主從型JK觸發(fā)器的邏輯功能。 (1) J=l，K=l 設(shè)時(shí)鐘脈沖到來之前(CP=0)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。這時(shí)主觸發(fā)器的R=K，Q=0；S=J，1=Q，時(shí)鐘脈沖到來后(CP=l)，主觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。當(dāng)CP從1下跳為0時(shí)，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的R=0，S=1，它也翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。反之，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1?？梢酝瑯臃治?，主、從觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)成0態(tài)?？梢姡琂K觸發(fā)器在J=1，K=1的情況下，來一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次，即QQn=+1,具有計(jì)數(shù)功能。

18、(2) J=0，K=0 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=0，它的狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP下跳時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=1，S=0，它的輸出為0態(tài)，即觸發(fā)器保持0態(tài)不變。如果初始狀態(tài)為1，觸發(fā)器亦保持1態(tài)不變。 (3) J=1，K=0 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。當(dāng)CP=l時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=1，它翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。當(dāng)CP下跳時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=0，S=1。也翻轉(zhuǎn)成1態(tài)。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1，當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=0，它保持原態(tài)不變；在CP從1下跳為0時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=0，S=1，也保持1態(tài)。 (4) J=0，K=1 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1態(tài)。

19、當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=1，S=0，它翻轉(zhuǎn)成0態(tài)。當(dāng)CP下跳時(shí)，從觸發(fā)器也翻轉(zhuǎn)成0態(tài)。如果觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0態(tài)，當(dāng)CP=1時(shí)，由于主觸發(fā)器的R=0，S=0，它保持原態(tài)不變；在CP從1下跳為0時(shí)，由于從觸發(fā)器的R=1，S=0，也保持0態(tài)。 本次設(shè)計(jì)中使用的JK觸發(fā)器集成芯片為74LS76，74LS76是帶有預(yù)置和清零輸入的雙JK觸發(fā)器，屬于下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，其特性方程同樣為74LS76觸發(fā)器的引腳如下圖2-11所示，共16個(gè)引腳，其功能表和真值表分別見表2-3和表2-4。 2.1.5 3線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(jìn)制代碼

20、的各種狀態(tài)，按照其原意翻譯成對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。有一些譯碼器設(shè)有一個(gè)和多個(gè)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。 74LS138是一種譯碼器 ，由于74LS138有3個(gè)輸入端、8個(gè)輸出端，所以，又稱為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(hào)Y0Y7。這種譯碼器設(shè)有三個(gè)使能輸入端，當(dāng)E1與E2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。 當(dāng)一個(gè)選通端E1為高電平，另兩個(gè)選通端E2和E3為低電平時(shí)，可將地址端A、B、C的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：ABC=110時(shí)，則Y6輸

21、出端有效，輸出低電平信號(hào)。 圖2-12所示為74LS138的引腳圖。圖中A、B、C為譯碼地址輸入端；E1、E2、E3三個(gè)端口為選通端；Y0Y7為譯碼輸出端（低電平有效）。表2-5為3線8譯碼器74LS138的功能表。 2.2 各單元電路設(shè)計(jì) 2.2.1 555時(shí)鐘脈沖電路設(shè)計(jì) 由于555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾12。而且本次控制電路的設(shè)計(jì)中對(duì)脈沖精度要求不高，只要能實(shí)現(xiàn)可調(diào)即可。故在該單元電路設(shè)計(jì)中選擇采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器作為脈沖產(chǎn)生電路。 多諧振蕩器又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)后，經(jīng)過一段時(shí)間可以自行觸發(fā)翻轉(zhuǎn)

22、到另一暫穩(wěn)態(tài)。兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波。多諧振蕩器可用作方波發(fā)生器13-14。 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖2-13所示，R1，R2和C1是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端（THR）和低電平觸發(fā)端（TRI）并接后接到R2和C1的連接處，將放電端（DIS）接R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器C1兩端電壓UC為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出端（OUT）輸出UO為高電平，放電管截止。這時(shí)，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C1充電，使電壓Uc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)Uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為低電平，放電管導(dǎo)通

23、，把Uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間TPH的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù)為（R1R2）C1。 由于放電管導(dǎo)通，電容C1通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間TPL的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，放電時(shí)間常數(shù)隨著C的放電，Uc不斷下降，當(dāng)Uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出Uo為高電平，放電管截止，Vcc再次對(duì)電容C1充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)?？梢岳斫?，接通電源后，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出端可得矩形波。電路一旦起振后，Uc電壓總是在（1/32/3）Vcc之間變化。圖2-14所示為其工作波形。根據(jù)圖

24、2-14可以確定振蕩周期為：T=TPH+TPL； TPH對(duì)應(yīng)充電時(shí)間為：TPH=0.7（R1+R2）C； TPL對(duì)應(yīng)充電時(shí)間為：TPL=0.7R2C； 振蕩周期為：T=TPH+TPL=0.7(R1+R2)C； 振蕩頻率為：f=1/T。 當(dāng)取R1=10K,R2=510K,C=1Uf時(shí),可算出產(chǎn)生的頻率為1HZ,即使得振蕩周期為1S。 2.2.2 三進(jìn)制循環(huán)控制電路設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制計(jì)數(shù)，其狀態(tài)圖如表2-6所示。 根據(jù)JK觸發(fā)器的狀態(tài)激勵(lì)方程nnnQKQJQ+=+1可得出：J=Q0n K=Q1n 三進(jìn)制計(jì)數(shù)器可由兩個(gè)JK觸發(fā)器連接實(shí)現(xiàn)。其電路圖如2-15所示。 2.2.3 開關(guān)控制電路設(shè)計(jì) 因?yàn)樵O(shè)

25、計(jì)中要控制汽車的四種運(yùn)行狀態(tài)，所以至少要通過兩個(gè)開關(guān)的不同閉、合組合來表示四種不同的狀態(tài)。假設(shè)兩個(gè)控制開關(guān)分別為S0、S1。 設(shè)譯碼器和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端控制信號(hào)分別為G和A，G與譯碼器74LS138的使能輸入端G1相連接，A與現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)電路中與非門的一端相連接。根據(jù)總體功能表分析及組合的G、A與給定條件開關(guān)（S1、S0、CP）的關(guān)系真值表如表2-7所示。 2.2.4 譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 譯碼與驅(qū)動(dòng)顯示電路采用74LS138、六個(gè)與非門和六個(gè)反相器組成。74LS138的三個(gè)輸入端C、B、A分別接入S0、Q1、Q0,當(dāng)S1=1，S0=0時(shí)，使能端信號(hào)A=G=1,計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為00、01、10

26、時(shí)，譯碼器對(duì)應(yīng)輸出端Y0、Y1、Y2依次為低電平有效,經(jīng)與非門及使得與R3、R4、R5相連的指示燈d1d2d3按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。同理當(dāng)S1=0，S0=0的時(shí)候指示燈d4d5d6按順序循環(huán)點(diǎn)亮，示意汽車右轉(zhuǎn)彎。當(dāng)G=0,A=1時(shí)，74LS138的輸出端全為1，為高電平，此時(shí)指示燈全滅，示意汽車正常行駛。而當(dāng)G=0,A=CP時(shí)，所有指示燈將隨CP的頻率循環(huán)閃爍，示意汽車緊急剎車。其譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2-17所示。 三 總體電路設(shè)計(jì) 3.1 總體汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)原理圖 根據(jù)第二章中各單元電路的設(shè)計(jì)，將555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器、三進(jìn)制循環(huán)控制電路、開關(guān)控制電路和譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)

27、電路進(jìn)行整合調(diào)試得到所設(shè)計(jì)的汽車尾燈控制電路的總原理圖，如圖3-1所示。 3.2 汽車尾燈控制電路的主要工作原理 汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼電路，顯示、驅(qū)動(dòng)電路及555時(shí)鐘脈沖電路構(gòu)成。開關(guān)控制電路由異或門、二輸入與非門和三輸入與非門等構(gòu)成；三進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)成用兩片JK觸發(fā)器構(gòu)成；譯碼電路用3線8線譯碼器74LS138和6個(gè)與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動(dòng)電路由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)反向器構(gòu)成；555時(shí)鐘脈沖電路由555定時(shí)器及電阻、電容構(gòu)成。 汽車左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時(shí)，在555多諧振蕩器所產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖觸發(fā)下，三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求循環(huán)點(diǎn)亮。

28、這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)電路所需實(shí)現(xiàn)的功能。 兩個(gè)可控制的開關(guān)S0、S1，可產(chǎn)生0 0、0 1、1 0、1 1四種狀態(tài)。 1、開關(guān)置為0 0狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)，所有尾燈全部熄滅。 2、開關(guān)置為0 1狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，尾燈按d4d5d6順序循環(huán)點(diǎn)亮。 3、開關(guān)置為1 0狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，尾燈按d1d2d3順序循環(huán)點(diǎn)亮。 4、 開關(guān)置為 1 1狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車狀態(tài)，所有尾燈隨時(shí)鐘脈沖CP同時(shí)閃爍。 例如開關(guān)S1閉合，S0斷開，即開關(guān)S1S0=10，與開關(guān)相連的異或門輸出為高電平“1”，此時(shí)使得38譯碼器的使能端E3有效，3線8線譯碼器正常工作；譯碼器的地址

29、端C端與開關(guān)S0相連，因?yàn)镾0斷開，所以S0端為“0”，而三進(jìn)制計(jì)數(shù)器在多諧振蕩器的輸出脈沖觸發(fā)下實(shí)現(xiàn)000110的三進(jìn)制循環(huán)，即譯碼器的BA兩端口輸入信號(hào)依次為000110，結(jié)合此時(shí)C端輸入信號(hào)“0”，則譯碼器譯碼地址輸入端CBA信號(hào)分別為000001010，經(jīng)譯碼器譯碼后，譯碼器輸出端Y0Y1Y2循環(huán)為低電平（輸出有效），此時(shí)D1D2D3被循環(huán)點(diǎn)亮。因開關(guān)S0斷開，譯碼器C端為低電平，所以D4D5D6熄滅。這樣就完成了汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)尾燈的控制。同理得到在開關(guān)S1S0=00、S1S0=01、S1S0=11時(shí)所設(shè)計(jì)的電路同樣能實(shí)現(xiàn)汽車尾燈正常行駛、右拐彎和緊急剎車控制的功能。開關(guān)S1、S0都閉合

30、，汽車緊急剎車，所有尾燈D1D6循環(huán)閃爍。開關(guān)S1、S0都斷開，汽車正常行駛，所有尾燈D1D6熄滅。開關(guān)S1斷開，S0閉合，汽車右拐彎，尾燈D4D6循環(huán)閃爍，D1D3熄滅。 開關(guān)S1閉合，S0斷開，汽車左拐彎，尾燈D1D3循環(huán)閃爍，尾燈D4D6熄滅。五 總結(jié) 五年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 通過汽車尾燈控制電路的設(shè)計(jì)，使我了解到數(shù)字電路及其芯片的應(yīng)用面廣，功能強(qiáng)大，使用方便，并且已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的各個(gè)方面。本次基于數(shù)字電路的汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)經(jīng)過了整體分析、模塊化分析、整體與模塊的分析結(jié)合這樣三個(gè)步驟，最終實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求的功能。在設(shè)計(jì)過