汽车尾灯控制电路设计报告.doc

前 言 汽车现今已是非常普遍的交通工具，作已大量进入人们的生活，随着电子技术的发展，对于汽车的控制电路，也已从过去的全人工开关控制发展到了智能化控制。在夜晚或因天气原因能见度不高的时候，人们对汽车安全行驶要求很高汽车尾灯控制系统给大家带来了方便。汽车尾灯控制器是随汽车智能化技术的发展而迅速发展起来的，汽车尾灯一般是用基于微处器的硬件电路结构构成，正因为硬件电路的局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，且可靠性得不到保证，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来一定的局限性，难以满足现代汽车的智能化发展，而本课题可解决此问题。 本次的课题是基于单片机的汽车尾灯控制器，该设计课题主要由AT89S52单片机为核心展开的汽车尾灯控制电路的设计方法，用发光二极管模拟汽车尾灯，按键开关作为转弯等控制信号。通过设计汽车尾灯显示控制电路，能很好的综合运用我们所学习到的单片机、C语言、模拟电路等知识，熟悉电子电路设计的基本方法。在实际应用中有很多种方法来实现汽车尾灯的控制，但此次以单片机为核心的控制电路体现出电路简单、制作方便、容易操作、可反复擦写、性能可靠等特点。 目 录 前 言12 系统组成及原理42.1系统组成42.2 设计原理分析43 单元电路设计63.1 秒脉冲电路的设计63.2 开关控制电路的设计73.3 三进制计数电路的设计83.4译码驱动电路的设计94 系统的调试与结果11总 结12参考文献131 设计内容及要求本次设计的任务是设计、制作一个汽车尾灯显示的电路。设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光管模拟），要求是： 以MCS-51系列单片机为核心，设计一个汽车尾灯的控制电路。汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。当接通相应的开关按键时，指示灯按照指定要求闪烁。 汽车尾灯由四个电键控制，分别对应着左转、右转、刹车和检查功能。 当接通左转或右转电键时，左侧或右侧的3个汽车尾灯按照左循环或右循环的顺序依次点亮。 当接通刹车电键时，汽车所有的尾灯同时闪烁。 当接通检查电键时，汽车所有的尾灯点亮。1.1 设计方案分析本次设计方案主要有四个模块：脉冲发生电路、开关控制电路、三进制电路和译码驱动电路。通过把这四个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，该脉冲信号用于提供给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号。其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门以及7410提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。2 系统组成及原理2.1系统组成 本设计主要由四部分组成： 秒脉冲振荡电路； 开关控制电路； 三进制电路； 译码驱动电路。2.2 设计原理分析汽车尾灯控制电路，用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯（L1-L3）3个发光二极管；右尾灯（D1-D3）3个发光二极管。用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。当右转弯开关被打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环显示。当左转弯开关被打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按左循环显示。当急刹车时，6个发光二极管闪烁。图2.1 右转弯显示规律图图2.2 左转弯显示规律图图2.3 刹车显示规律图图2.4 检查电键显示规律图根据以上要求，要实现当右转弯开关打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环规律显示，如图2.1；当左转弯开关打开时如图2.2；刹车时如图2.3；检查电键时如图2.4.根据不同的状态，绘制汽车尾灯和汽车运行状态表如表3-1所示。设左转弯按键为S0，右转弯按键为S1。表2-1 汽车尾灯和汽车运行状态表开关控制行驶状态左尾灯右尾灯S1 S0 L1 L2 L3 D1 D2 D3 0 0 检查灯灭灯亮0 1 右转弯灯灭按D1 D2 D3顺序循环点亮1 0 左转弯按L1 L2 L3 顺序循环点亮灯灭1 1 急刹车所有的尾灯随时钟CP同时闪烁3 单元电路设计3.1 秒脉冲电路的设计方案一：石英晶体振荡器： 此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路。 方案二：由555定时器构成的多谐振荡器： 由555定时器构成的多谐振荡器。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。 图3.1 555多谐振荡电路3.2 开关控制电路的设计 开关控制电路通过控制开关S0和S1的闭合与断开来实现汽车检查、左转弯、右转弯和刹车四种状态。S0、S1置于00状态时，汽车处于检查状态；S0、S1置于01状态时，汽车处于右转弯状态；S0、S1置于10状态时，汽车处于左转弯状态；S0、S1置于11状态时，汽车处于刹车状态。图3.2 开关控制电路开关控制逻辑表达式：3.3 三进制计数电路的设计 汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求电路，由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系。逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮）表3-1 三进制计数器功能表开关控制S0 S1三进制计数器Q1 Q0六个指示灯1 2 3 4 5 60 0 1 1 1 1 1 10 10 00 11 01 0 0 0 0 00 1 0 0 0 00 0 1 0 0 01 00 00 11 10 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 1 cp cp cp cp cp cp 此计数器由74LS163芯片主要构成，74LS163计数功能简介：其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的，当CTp和CTt均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于74LS163，只有当CP为高电平时CTp和CTt才允许高至低电平的跳变，而与CP无关。 表3-2 74LS163真值表 图3.3 三进制计数器电路图3.4译码驱动电路的设计此电路由74LS138芯片和6个与非门，6个反向器和发光二极管构成。74LS138芯片简介：74138为3线-8线译码器，其工作原理如下：当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，若将选通端中的一个作为数据输入端时，74138还可以做数据分配器。译码、显示驱动电路图如下图所示：图3.4 驱动显示电路图4 系统的调试与结果1.当汽车检查时，S0S1处于00状态，指示灯全亮。仿真结果在实验仿真过程中已显示。2.当汽车右转，S0S1处于01状态，LED1、2、3循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。3.当汽车左转时，S0S1处于10状态，LED4、5、6循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。4.当汽车刹车时，S0S1处于11状态，6盏灯同时闪烁，仿真结果如下：图4.1 汽车尾灯控制电路仿真电路图总 结 第一次连接好电路后，电路的显示结果与预期结果不太相同，不能实现计数功能，即LED灯不能循环点亮，但在请教同学和老师、进行小组讨论和经过多次检修后，终于实现了课程设计任务的全部功能。数字逻辑是电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。通过为期一周的课程设计，基本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。从一开始接受课程设计任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终制作成型，每一步都必须认真仔细。虽然开始并不是很成功，不能实现计数功能，但在请教同学、小组讨论和经过多次检修后，终于实现了课程设计任务的全部功能。本次课程设计汽车尾灯让学生能更加深入的了解许多芯片的接法以及功能表，设计了脉冲电路，译码控制电路，三进制计数器，开关控制发光二极管等，将各个部分组成起来设计成为汽车尾灯控制电路。参考文献1刘勇著数字电路电子工业出版社 2屠其非 LED用于汽车尾灯的展望 光源与照明 2001 3张庆双主编实用电子电路200例机械工业出版社 2005年版 4陈光梦主编数字电子学基础复旦大学出版社 2005年3月 5刘修文主编图解电子技术要诀中国电力出版社 2005年6月版附录I ：电路总图附录II：元件清单名称规格数量电阻100 K1电阻 6.8 K1电阻200 6电阻100 2电容10 nF2开关-2发光二极管红6NE555-174LS10D-174LS86D-174LS163D-174LS138D-174LS00D-274LS04D-2导线-若干