1、商業(yè)大學2008 屆本科電子技術課程設計汽車尾燈電路的設計姓名：璧辰系別：自動化系專業(yè)：自動化學號：20083323指導教師：侯淑萍郭會娟2010 年 12 月汽車尾燈電路的設計1 設計任務與要求1.1 基本功能汽車尾部左右側(cè)各3 個燈 , 共有四個操作選擇，分別是:A：正常運行，指示燈全滅B：左拐彎，左側(cè)3 個燈按左循環(huán)依次點亮C：右拐彎，右側(cè)3 個燈按右循環(huán)依次點亮D：剎車時， 6 個燈隨脈沖同步閃爍2 設計原理2.1尾燈與汽車運行狀態(tài)對照表開關狀態(tài)汽車運行狀態(tài)左尾燈右尾燈S1S0D4D5D6D1D2D300正常運行燈滅燈滅01右轉(zhuǎn)彎燈滅D1D2D3循環(huán)閃爍10左轉(zhuǎn)彎D4D5D6循環(huán)閃爍燈

2、滅11剎車所有尾燈隨時鐘計脈沖CP同時閃爍2.2設計思路分析以上設計任務，發(fā)現(xiàn)汽車在不同運行狀態(tài)即正常，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，剎車時車燈的閃爍以及點亮次序是不同的，但是在左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)時是循環(huán)點亮的，所以考慮采取一個三進制計數(shù)器來控制譯碼電路，按順序輸出低電平，從而達到控制各尾燈按要求點亮的目標。那么總體電路就有三進制計數(shù)器附帶時鐘計時電路，開關控制電路， 汽車尾燈附帶譯碼電路三部分構(gòu)成。這三部分的詳細電路設計過程將在下面給出，現(xiàn)在繼續(xù)對電路邏輯及構(gòu)成整體分析。以上所采用的三進制計數(shù)器將由16 進制計數(shù)器74LS161 構(gòu)成，而譯碼電路將采用74LS138 構(gòu)成，開關控制電路由74LS138 與尾燈顯示驅(qū)動

3、電路組成的使能端信號，根據(jù)總體邏輯分析組合得到.下面給出控制邏輯功能表：開關情況三進制計數(shù)器尾燈S1S0Q1Q0D5 D6 D4D1 D2 D300××000000000001000101000010100000010000100010010100001010000011××CP CP CPCPCPCP根據(jù)設計思路，給出總體電路邏輯框圖，總體框圖如下：3 電路設計3.1 時鐘信號源時鐘信號源的功能是使尾燈產(chǎn)生閃爍給其他行人及車輛傳遞信息，所以我起先的想法是根據(jù)數(shù)電學到的知識設計一個由555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，由它產(chǎn)生脈沖。電路如下圖5V設計計算公式

4、：高電平時間：t ph0.7(R4R7)C低電平時間：t pl0.7 R7 C占空 比：Dt phR4R7t ph t plR42R7理論占空比D=50.34%理論頻率F=1根據(jù)設計理論這個時鐘信號源將輸出頻率為1HZ 的方波，但是十分遺憾，在Multisim10.0虛擬實驗室中仿真時卻始終無法通過，不論是對整機電路的測試，還是單獨對 555定時器的仿真，在接入示波器后無法得到理想的方波，多次更換電阻以及電容值后依然無法順利實現(xiàn)方波輸出，所以不得已采用Multisim10.0 中提供的這個200HZ 5V 的方波信號源仿真，并最終取得成功。所得到的方波如圖所示:3.2 三進制計數(shù)器電路三進制計

5、數(shù)器電路由16進制計數(shù)器74LS161構(gòu)成，電路圖如下異步清零是信號有效時，無視觸發(fā)脈沖，立即清零。74LS161 采用異步清零。而在異步清零的計數(shù)器電路中，只要RD 出現(xiàn)低電平，觸發(fā)器立即被置零，不受CLK的控制。3.3 尾燈電路前文所述 ,其顯示驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管和6個反相器構(gòu)成；譯碼電路由3-8 線譯碼器74LS138和 6個與非門構(gòu)成。74LS138的三個輸入端 A2、 A1、A0分別接 S1、 Q1、Q0，而 Q1Q0是三進制計數(shù)器的輸出端。當S1 = 0、S0 = 1, 使能信號 A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為 00，01，10時，74LS138對應的輸出端 0Y,1Y,2Y依次

6、為 0 有效 (4Y,5Y,6Y 信號為“1”無效) ，即反相器G1G3的輸出端也依次為0，故指示燈D1D2D3按順序點亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎.若上述條件不變，而S1=1、 S0=0，則 74LS138對應的輸出端4Y、 5Y、 6Y依次為 0有效，即反相器 G4G6的輸出端依次為 0，故指示燈 D4D5D6按順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當G=0，A=1時，74LS138的輸出端全為 1，G6G1的輸出端也全為 1，指示燈全滅燈； 當 G=0，A=CP時，指示燈隨 CP的頻率閃爍。對該設計電路的仿真連接如下其中 4和 5兩個端口接地 ,6 端口接控制電路,3 直接接開關 S1,1 和2接三進制計數(shù)器的

7、輸出端3.4 開關控制電路設 74LS138和顯示驅(qū)動電路的使能端信號分別為G和 A，根據(jù)總體邏輯功能表分析及組合得G、 A與給定條件 (S1 、 S0、 CP)的真值表如下圖所示。開關狀況CP使能信號S1S0GA00×0101×1110×1111CP0CP由上表結(jié)果整理后可以得出邏輯表達式由以上邏輯表達式可以得到開關控制電路該電路進行仿真可得到以下電路圖譯碼電路CP上圖為開關控制電路, 電阻提供200 歐姆 . 至此電路的總共三大部分分別介紹完畢.3.5 整機電路在整機電路中, 左下角就是設計出的555 定時器構(gòu)成的時鐘信號源, 雖然沒有在電路中起到作用，但是暫

8、時保留3.6 仿真結(jié)果（1）汽車正常運行時，開關打開S1=S0=0，得出 G=0，A=1，六個反相器的輸出端也全為1，指示燈此時全滅（ 2）汽車左拐時，S1=1， S0=0 時，由此推出A=G=1， 74LS138對應的輸出端4Y,5Y,6Y依次為0有效，則反相器U4D,U5D,U6D輸出端依次為0，則指示燈，LED燈101112按順序點亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎（ 3）當汽車右拐時，S1=0,S0=1時，使能信號A=G=1，計數(shù)器的狀態(tài)為00， 01， 10時， 74LS138對應的輸出端0Y,1Y,2Y依次為0 有效 (4Y,5Y,6Y信號為“1”無效) ，即反相器U1D,U2D,U3D的輸出端也

9、依次為0，故指示燈789按順序點亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎。（ 4）當汽車剎車時，S1=S0=1時， G=0， A=CP，指示燈隨CP的頻率閃爍。4 設計體會在接到這次設計方案之初, 我確實有些緊 , 因為這是第一次把課本知識與實際問題結(jié)合在一起。在設計過程中， 我們組四個人采用方案統(tǒng)一，電路各自模擬各自仿真的方法，這樣既鍛煉了自己的獨立思考能力，也可以更多的熟悉各種仿真軟件。之前我們想過采用VHDL語言通過可編程邏輯器件來實現(xiàn)任務要求，但是我們分組成員對這一語言的運用相對不是很熟練，所以決定采用上學期學到的一些數(shù)電方面的知識。在電路設計中我們用到學過的同步計數(shù)器74LS161 和譯碼器 74LS138

10、。還有一些例如反相器，各種門電路在的基礎器件，因此， 我對它們的功能和運用有了更深一步的了解。使得以前僅僅在書本學到的知識轉(zhuǎn)為實際上的應用。在仿真中我們原計劃打算采用Quartus 5.0來實現(xiàn)，但是一來沒有找到合適的版本，二是Multisim軟件在周圍同學當中的使用率較高，遇到問題時可以相互探討研究。我們這次使用Multisim10.0對電路進行模擬仿真，從而使設計結(jié)果得到了驗證。但是我仍舊還有一個遺憾，就是用 555 定時器構(gòu)成的時鐘信號源仿真的失敗，本來還想多次調(diào)試，直到達到合適的結(jié)果，但是苦于時間要求，我只好使用Multisim10.0提供的方波源來實現(xiàn)要求，不過我不會放棄，我會依然繼

11、續(xù)在閑暇時間利用軟件對時鐘源進行不斷的修改和設計，包括我在查詢資料時也看到了除了通過555 定時器的利用別的器件實現(xiàn)1Hz 方波輸出。這些也都值得我去探索。最后通過這次課程設計環(huán)節(jié)，我初步掌握了一些利用課本知識解決實際問題的方法，加強了我的專業(yè)素質(zhì)，提升了我的動手能力，同時也鍛煉了我與團隊成員之間的協(xié)作能力。提起了我對專業(yè)的深度興趣。總而言之在這次的課程設計中我學到了很多東西。參考資料1 康華光等 . 電子技術基礎數(shù)字部分（第五版）J. ：高等教育 ,2009,12.2胡繼專 . 基于 Multisim9.0 汽車尾燈控制系統(tǒng)的設計M. 科技學院學報 ,2007,977-80.3屠齊飛 .LED 的用于汽車尾燈的展望 M. 光源與照明 ,2001.14 閻石 . 數(shù)字電子技術基礎（第五版） J. ：清華大學， 2006.55 自美 .