数电课程设计汽车尾灯控制电路

汽车尾灯控制电路的设计

一、设计基本要求：

假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟）

1.汽车整车运行时指示灯全灭；

2.右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；

3.左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；

4.临时刹车时所有指示灯同时闪烁

二、设计方案：

1.汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，需设置2个状态控制变量。假定用开关J1和J2进行显示模式控制，可列出汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，如下表所示。

2.

在汽车行驶过程中，汽车的尾灯会根据汽车行驶的状态相应的发生状态的变化。假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯，设计一个用于控制汽车尾灯的电路。

方案原理框图如下图所示

开关控制电路显示、驱动电路

译码电路

计数器

{尾灯电路

汽车尾灯控制电路原理框图

本设计采用的方案主要由开关控制电路，三进制计数器，译码、显示驱动电路组成。由于汽车左转或右转时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。

三、电路设计步骤：

1.时钟脉冲电路

由于N555定时器内部的比较器灵敏度比较高，输出驱动电流比较大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡率受电源电压和温度的影响小，由555定时器构成的多谐振荡器频率比较稳定，不易干扰；且此电路对秒脉冲的精度要求不是很高，所以选用有555构成的多谐振荡器做为脉冲电路。时钟脉冲电路如

下图1所示：

1.时钟脉冲电路

555定时器引脚图

2. 三进制计数器

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，即逻辑功能表如下表所示：（0表示灯灭，1表示灯亮）

三进制计数器功能表

此计数器由74LS163芯片主要构成。下面分别是它的真值表和引脚图：

74LS163真值表

74LS163引脚图

三进制计数器电路图如下图2所示：

2.三进制计数器电路图

3、开关控制电路

开关控制电路通过控制开关J1和J2的开通于关断，实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和刹车四种状态。开关控制如下图3所示：

J1、J2置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；

J1、J2置于01状态时，汽车处于左转弯状态；

J1、J2置于10状态时，汽车处于右转弯状态；

J1、J2置于11状态时，汽车处于刹车状态。

3.开关控制电路图

4.译码、显示驱动电路

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。其真值表和引脚图如下所示：

74LS138真值表74LS138引脚图译码、驱动显示电路如下图4所示：

4.译码、驱动显示电路

5.尾灯状态显示电路的设计

尾灯状态显示电路可由6个发光二极管和6个电阻组成，下图5中，当6个反相器的输出为低电平时，相应发光二极管被点亮。

5.尾灯状态显示电路

四、其他元器件的选择（引脚图）：

除了上述555定时器、74LS163、74LS138等器件，还需要部分与非门来实现功能。其他电阻电容等元件会在附录部分给出。

1.74LS00四2输入与非门

2.74LS04 六反相器

3.74LS10 三输入与非门

4. 74LS86 四－2输入异或门

五、电路仿真与性能测试：

根据前面的分析与实验，对电路来进行整体的仿真与性能测试，本次仿真是在multisim 11环境下完成的

1.当J1、J2都断开时，车辆正常行驶，汽车尾灯都不亮。如图5-1：

5-1正常行驶

2.当J1断开，J2闭合时，车辆左转，汽车尾灯LED3，LED2，LED1依次循化点

亮，如图5-2：

5-2汽车左转

3.当J1闭合，J2断开时，车俩右转，汽车尾灯LED4，LED5，LED6依次点亮。

如图5-3

5-3汽车右转4.当J1、J2同时闭合时，汽车属于刹车状态，六个尾灯同时闪烁。如图5-4：

5-4汽车刹车

六、课程设计小结：

1.电路设计小结

本次设计方案重要有四个模块：脉冲发生电路、三进制电路、开关控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。

（1）当汽车正常行驶时，J1、J2处于00状态，指示灯全灭。仿真结果在实验

仿真过程中已显示。

（2）当汽车左转时，J1、J2处于01状态，LED3、2、1循环点亮，仿真结果在实验过程中已显示。

（3）当汽车右转，J1、J2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，J1、J2状态，6个灯同时闪烁，仿真结果已显示。

2.Multisim软件学习体会

本次设计采用的软件是multisim 11.这是我之前从没接触过的，刚开始对它还是有一定的畏惧，毕竟在短短的时间学习一门新软件，是比较困难的。就连一开始的安装也着实让我费了好大的劲。首先，网上下载的都是比较杂乱的，汉化版的不多，后来在同学的帮助下，找到了一个压缩文件。即便如此，还是自己磕磕碰碰安装成功并且成功汉化。

第一次开始使用时，尤其是部分元器件的寻找，还是不知道在哪，借助网络才清楚位置。但随着一步步深入，一些常见器件比如电阻、电容、直流电源、发光二极管等还是能轻易找到的。在选择器件上，如74LS系列，就有N和D的区别。这点之前也是有点不清楚的，不知道这两者的区别。有的元件名称不一样，但结构和引脚相同，尽管这些并不影响此次课程设计，但在以后的学习过程中会慢慢深入的。可是并不是每次画好的电路图都能成功运行，由于线路较多，节点繁多等等，很多次电路图都是不能运行的，不过在自己的一遍又一遍的更改和分析下，最后的汽车尾灯控制电路能够成功运行。除此之外，还有一本书对我帮助很大，就是《电子设计从零开始》,这是之前有位同学推荐的,从图书馆借来之后一直没怎么看,这次课程设计倒是从中收获不少。

Multisim是个相当管用且容易的绘图软件，即使这次设计结束了，但一位也会不断接触，还是要趁着空余时间多学习学习。

3.课程设计体会

通过本次课程设计，我更加扎实的掌握了有关数字集成芯片应用方面的知识，虽然在设计中遇到了许多棘手的问题，但经过认真的思考，仔细的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。鉴于此，我会更加努力的学习以充实自己。

我从原先的什么都不会，到一步一步完成了，分析电路，找器件，检查电路，调试，到最后的成功，一天一天的见证到了自己的进步，这整个过程都需要我充分利用以前所学的知识进行思考。而且在这次设计中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。开始做的几张电路图都不能运行，也请教了周围同学和查找了一些资料，不断探索、脚踏实地，当最后电路能成功运行时，那是多么幸福的一种感觉。

总之，通过这次课程设计我有了很多收获。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维。在改进电路的过程中，同学们共同探讨，最后的电路已经比初期设计有了很大提高。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

参考文献：

《数字电子技术基础》艾永乐付子义中国电力出版社

《电子技术基础》（数电部分）康华光高等教育出版社

《电子设计从零开始》杨欣清华大学出版社