汽車尾燈顯示控制電路設計

武漢理工大學《數(shù)字電子技術》課程設計PAGEPAGE1摘要

本課程設計設計一個汽車尾燈的控制電路。汽車尾部左右兩側各有3個指示燈。當接通左轉、右轉或剎車、制動時，指示燈按照指定要求閃爍。我先給出了設計原理的分析過程，得到系統(tǒng)框圖，在對各部分電路原理進行簡要的說明。經(jīng)過對各功能的要求的分析，最終確定了汽車尾燈顯示控制電路的設計方案。在本設計中我使用J-K觸發(fā)器74LS112作控制，用74LS149雙向移位寄存器來控制汽車尾燈的點亮與熄滅。然后對各部分功能電路用Proteus仿真，得到與理論完全相同的結果。本課程設計采用一種簡便的汽車尾燈控制電路的設計方法，主要解決如何靈活的對汽車行駛狀態(tài)通過尾燈來顯示，如左轉、右轉、停車等。綜合利用理論知識并與實踐相結合，實現(xiàn)整個電路的設計。AbstractThiscoursedesignofacartaillightscontrolcircuit.Therearofthecarisaboutthreeindicator.Whenconnectedtoturnrightorleft,brake,brake,accordingtospecifiedrequirementsflashinglights.Myfirstpresentsthedesignprincipleoftheprocessofanalysis,thesystemframe,inpartofthecircuitprinciplewerebriefly.Aftertheanalysisoftherequirements,thefinalautomobiletaillightsdisplaycontrolcircuitdesign.Inthisdesign,Iuse74LS112flip-flopKJ-aswith74LS149two-waycontrol,tocontrolthecartaillightsshiftregisterwiththelight.Andpartofthefunctionalcircuitsusingsimulationandtheory,Proteusexactlythesameresults.ThiscoursedesignUSESasimplecartaillightscontrolcircuitdesignmethods,howtosolvethemainvehicleforflexiblestate,suchasbytaillightstoturnright,turnleft,parking,etc.Comprehensiveutilizationoftheoreticalknowledgeandcombiningwithpractice,therealizationofthewholecircuitdesign.1設計任務及要求1.1設計任務設計構成一個控制汽車六個尾燈的電路，用六個指示燈模擬六個尾燈（汽車尾部左右每側三個燈），并用兩個撥動式（乒乓）開關作為轉彎信號源；一個兵乓開關用于指示右轉彎，一個乒乓開關用于指示左轉彎，如果兩個乒乓開關都被接通，說明駕駛員是一個外行，緊急閃爍器起作用。（2）圖1.1.1尾燈閃爍器右轉彎時三個右邊的燈應動作，左邊的燈則全滅，右邊的燈如圖1.1.1所示，周期性明亮與暗，一周約需一秒，對于左轉彎，左邊燈的操作應相類似；當緊急閃爍起作用時，六個尾燈大約以1Hz的頻率一致地閃爍著亮與暗。同時，電路還用一個開關模擬腳踏制動器，制動時，若轉彎開關未合上（或錯誤地將兩個開關均合上的情況）所有六個尾燈均連續(xù)燃亮，在轉彎的情況下，三個轉向的尾燈應正常動作，另三個尾燈連續(xù)亮。另一個開關模擬停車，停車時，全部尾燈亮度為正常時的一半。1.2設計要求（1）設置轉彎信號顯示電路。（2）設置時鐘發(fā)生電路（f=1Hz）。（3）設置控制電路。（4）設置邏輯開關。（5）畫出汽車尾燈控制電路圖。2電路總體框圖整個電路可由邏輯開關、控制電路、邏輯電平、移位寄存指示四部分組成，其設計電路總體框圖如圖2.1所示。移位寄存控制尾燈循環(huán)閃亮移位寄存控制尾燈循環(huán)閃亮移位寄存控制尾燈循環(huán)閃亮移位寄存控制尾燈循環(huán)閃亮控制電路控制電路不同頻率脈沖信號不同頻率脈沖信號圖2.1電路框圖3電路設計原理的分析3.1汽車工作狀態(tài)分析在不同工作狀態(tài)下汽車的尾燈工作情況如下：正常運行：六燈連續(xù)亮。汽車左轉：右燈全滅，左燈按上述要求周期性地閃亮。汽車右轉：左燈全滅，右燈按上述要求周期性地閃亮。左右開關均閉合：六燈以1Hz的頻率閃動。汽車停車：六燈均亮且亮度為正常時的一半。在整個電路圖中，設置五個開關，分別控制左轉、右轉、清零、停車、制動時的尾燈工作狀態(tài)，汽車在左轉時，右邊三燈R1R2R3為：000，左邊三燈L1L2L3為：000—100—110—111—000依次循環(huán)并以T=1s為周期，汽車右轉時，左邊的燈L1L2L3為：000，右邊的燈R1R2R3為：000—100—110—111—000依次循環(huán)。在清零信號加入后L1L2L3R1R2R3為：000000。當停車和制動時L1L2L3R1R2R3為：111111。循環(huán)亮燈的部分可通過雙向移位寄存器實現(xiàn)，本實驗中采用的是兩片74LS194，而六個尾燈可用六個發(fā)光二極管表示。其他控制部分的電路可通過邏輯門實現(xiàn)。3.2電路中所用芯片的介紹3.2.174LS1944位雙向移位寄存器74LS194移位寄存器外引線排列圖和功能表如下：圖3.2.174LS194管腳圖74LS194功能表設計中將兩片74LS194均接為如下圖所示電路圖3.2.274LS194芯片的連接當S0=1S1=0時實現(xiàn)右移，且在電路中SR=1，即輸入為1向右移從而實現(xiàn)轉向的顯示；當S0=S1=1時實現(xiàn)置數(shù)，使六燈同時閃爍，實現(xiàn)顯示汽車不正常工作的狀態(tài)。3.2.274LS112集成JK觸發(fā)器其在本設計中的連接如下圖所示圖3.2.3JK觸發(fā)器管腳圖在左右控制開關均關閉的情況下，J=K=1，使觸發(fā)器在每個CP脈沖的下降沿發(fā)生翻轉，從而使S1循環(huán)置0和1，即使兩個194芯片循環(huán)工作為置數(shù)（1110）和右移（1111—0000），完成六燈一致閃爍的功能。①左轉向（右轉向）：JK-FF保持為0，左側194右移寄存，右側燈全滅。②左右控制開關均閉合：JK-FF工作，且在每個CP為1HZ的脈沖的下降沿發(fā)生翻轉。③剎車：JK-FF保持為0，兩片194均為置數(shù)（1110），六燈全亮，且亮度為正常時的一半。④制動：JK-FF保持為0，兩片194均為置數(shù)（1110），六燈全亮，亮度正常。4方案的選取與論證4.1控制尾燈亮或滅電路的設計方案一：采用計數(shù)器實現(xiàn)，汽車尾燈的三燈循環(huán)點亮表示為000-100-110-111-000，具體可通過74138譯碼，然后通過一個非門控制計數(shù)器74161的控制端，計數(shù)范圍為0000（全滅）-0001（L1亮）-0010（L1L2亮）-0011（L1L2L3亮）-0100（異步清零），從而就實現(xiàn)了循環(huán)計數(shù)和循環(huán)點亮。方案二：采用雙向移位寄存器實現(xiàn)，由于汽車尾燈的三燈循環(huán)點亮表示為000-100-110-111-000，可同通過一個輸入為1的4位右移的寄存器實現(xiàn)，其中前三位用來表示三燈的工作狀態(tài)，后一位用于控制循環(huán)，工作方式為0000（全滅）-1000（L1亮）-1100（L1L2亮）-1110（L1L2L3亮）-1111（置數(shù)0000）從而實現(xiàn)循環(huán)，由于使用雙向移位寄存器電路簡潔，使用的元器件少，所以本次設計中采用的是方案二。4.2時鐘信號源（CLK）設計由于汽車尾燈的點亮給人的不同的信息及該車將要發(fā)生的動作，所以汽車的尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以在設計的時候應采用555定時器設計一個脈沖產(chǎn)生源占空比約為50%，然后通過移位寄存器來控制尾燈的點亮。圖4.2.1555定時器構成的多諧振蕩器5電路調(diào)試仿真5.1清零電路的仿真本次課程設計應用的是Proteus軟件。Proteus軟件是由英國LabcenterElectronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，已有近20年的歷史，在全球得到了廣泛的應用。Proteus軟件的功能強大，它集電路設計、制版及仿真等多種功能與一身，不僅能夠對電工、電子技術學科涉及的電路進行設計與分析，還能夠對微處理器進行設計和仿真，并且功能齊全，界面多彩。以下是本次仿真的結果：黃、藍、紅依次為左邊三燈的仿真結果L1=L2=L3=0黃、藍、紅依次為右邊三燈的仿真結果R1=R2=R3=05.2左轉電路的仿真左邊三燈的仿真結果右邊三燈的仿真結果5.3右轉電路的仿真左邊三燈的仿真結果右邊三燈的仿真結果5.4左右控制開關均閉合電路的仿真左邊三燈的仿真結果右邊三燈的仿真結果5.5剎車電路的仿真左邊三燈的仿真結果L1=L2=L3=1（f=50hz）右邊三燈的仿真結果R1=R2=R3=1(f=50hz)5.6汽車正常制動電路的仿真左邊三燈的仿真結果L1=L2=L3=1(f=100hz)右邊三燈的仿真結果R1=R2=R3=1(f=100hz)6課程設計總結通過本次課程設計的制作，讓我了解了汽車尾燈的工作原理，認識到汽車尾燈在交通安全中所扮演的重要角色，并學會了設計簡易的汽車尾燈，進一步了解和掌握邏輯電路的分析和設計。從對課題的的一無所知到逐步了解并逐步分析設計每個單元電路，從中我學到了很多東西，通過上網(wǎng)、到圖書館查閱資料逐步解決所遇到的問題，讓我收獲頗多，理論與實踐的結合更加深了理論的理解。我認為課程設計所要起到的作用就是將所學的理論知識應用于實踐，并通過實踐找到理論與實踐的誤差，進一步理解理論的實用性。有很多問題都可以透過實踐而表現(xiàn)出來，例如，在使用Proteus仿真的時候，我花了整整一天的時間學習使用此軟件并實現(xiàn)電路的仿真，在畫好原理圖后，剛開始仿真結果問題，每個單元電路的仿真結果均不正確，后通過檢查每點的電位找到問題，并逐步分析解決問題，雖然花了一天時間但我認為我學到了更多。本次課程設計最大的收獲就是，對于電路設計的EDA技術有了更深的理解，學會使用Proteus來進行電路的仿真。同時獨立的設計過程，培養(yǎng)了我獨立思考問題的能力，總之，這次課程設計受益良多。7參考文獻唐程山主編、電子技術基礎、北京高等教育出版社，2005康華光主編、數(shù)字電子基礎、北京高等教育出版社，1999姚福安著電子電路設計與實踐山東科學出版社，2002屠其非LED用于汽車尾燈的展望光源與照明，2001附錄電路設計總圖元件清單數(shù)量參數(shù)類別2片74LS1942個三輸入與門4個兩輸入與門7個兩輸入或門5個兩輸入或非門2個非門12個3R9電阻6個