汽车尾灯的设计论文

河南机电高等专科学校毕业设计论文设计题目：汽车尾灯电路设计—基于555的汽车尾灯控制电路实现方法探讨系部电子通信工程系专业应用电子技术班级应电103班学生姓名郭航飞学号１００４１５１１７指导教师白宏伟2013年1 月8 日摘要本次设计的汽车尾灯控制电路是用数字电路实现的。

汽车尾灯显示控制电路是汽车尾灯电路的重要组成部分，主要完成控制与驱动功能，具体电路由三进制计数器电路、汽车行驶状态开关模拟电路和汽车行驶状态显示电路三部分组成。

在本次设计中，使用555多谐振荡器来制作电路脉冲产生器，产生时钟脉冲CP。

在三进制计数器电路部分用到了数字电路中的触发器、时序逻辑电路的设计和卡诺图的化简，使用到JK触发器芯片74LS76；在汽车行驶状态开关模拟电路部分则用到了组合逻辑电路中译码器及逻辑门电路，使用到3-8译码器芯片74LS138、与门芯片74LS08、与非门芯片74LS00和或门芯片74LS32等；在汽车行驶状态显示电路中用发光二极管模拟显示汽车正常行驶、左转、右转和紧急刹车的四种状态。

关键词：数字电路555多谐振荡器三进制计数器触发器发光二极管AbstractThe design of the automobile taillights control circuit is realized by digital circuits. Car taillight display and control circuit is an important part of automotive taillight circuits, which mainly to complete the control and driving function, the specific circuit consists of three parts, which are three binary counter circuit, a state vehicle switch analog circuits and automobile driving state display circuit.In this design, I used the 555multivibrator circuit to produce pulse generator, to generate a clock pulse CP. In three binary counter circuit, I used the triggers in digital circuit, sequential logic circuit design and the Kano graph simplification, I also used JK trigger chip 74LS76 in this part; in the vehicle running state switch analog circuit part, decoder and a logic gate circuit in Combinatorial Logical Circuit were used, excluding chips like decoder chip 74LS138, AND GDTE chip 74LS08, NAND GATE chip74LS00, OR GATE chip 74LS32 and so on; in automobile driving state display circuit of light-emitting diodes with simulation shows the normal running of the automobile, turn left, turn right and emergency braking of four states.Keywords：digital circuit 555multivibrator three binary counter triggerdiode目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (1)1.2.1 研究状况 (1)1.2.2 发展趋势 (1)1.3 本文主要工作安排与方案论述及方案确定 (2)1.3.1 主要工作安排 (2)1.3.2 设计任务与设计要求 (2)1.3.3 方案论述与确定 (3)2 基本理论知识 (5)2.1 主要芯片介绍 (5)2.1.1 555定时器 (5)2.1.2 与非门74LS00 (6)2.1.3 异或门74LS136 (8)2.1.4 JK触发器74LS76 (9)2.1.5 3线～8线译码器74LS138 (13)2.2 各单元电路设计 (15)2.2.1 555时钟脉冲电路设计 (15)2.2.2 三进制循环控制电路设计 (17)2.2.3 开关控制电路设计 (18)2.2.4 译码及显示驱动电路设计 (19)3 总体电路设计 (21)3.1 总体汽车尾灯控制电路设计原理图 (21)3.2 汽车尾灯控制电路的主要工作原理 (22)4 电路测试与仿真 (24)参考文献 (29)附录 (30)1 绪论1.1 课题研究背景及意义在现代社会中，汽车已成为不可缺少的交通工具，其不单单是一种代步工具，还是一种社会生活水平的象征。

但是，汽车在带给我们方便的同时，也带来了大量的交通事故。

据有关部门统计，大量事故都是在几条道路的转弯处发生或是因为前面的车辆突然间刹车，后面的车辆没有及时注意等情况下发生的，所以汽车尾灯作为一种警示灯，其重要性就体现出来了。

老式汽车尾灯通常基于传统的机械和纯电路的控制方式，完全取决于尾灯系统所采用的硬件来保证它的正常工作，一旦电路老化或者因为机械振动而引起的接触问题以及机械元件变形将不能及时触发电路电源开关，从而导致电路出现故障，这类问题是经常发生的，而除了选用更好的硬件系统元件外几乎没有别的可靠的方法来避免这类故障的发生，于是，选用智能型的元件来进行系统的设计，增加系统的稳定性和可控制性是非常必要且有重要意义的[1]。

1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 研究状况现代汽车尾灯是19世纪90年代末由美国哥伦比亚号汽车把电灯作为前灯和尾灯，最早提出的一种尾灯结构形式。

它是在汽车尾灯逐步进步的基础上发展起来的，其中包含了尾灯的光源及其控制系统、反射镜、照射镜等。

随着氙气灯的使用，驾驶的安全性与舒适性得到很大的改善，不仅有助于缓解人们夜间驾驶的紧张与疲劳，而且克服了驾驶人员的安全问题并使汽车的尾灯使用寿命加长。

现代汽车尾灯控制电路一般是用基于微处理器的硬件电路结构构成，但因为硬件电路存在局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，所以可靠性不高，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来了一定的局限性。

目前，汽车尾灯控制电路是一种应用极为广泛的设备，具有很好的性价比[2]。

1.2.2 发展趋势汽车技术的发展趋势是电子化、智能化、信息化和集成化。

当前国际汽车市场上，汽车电子化竞争非常激烈，电子控制系统的应用十分普遍。

统计数据表明，在国外著名汽车制造厂商中，每辆汽车平均消耗电子产品费用占整车的30%左右，其中光微处理器多达50多个，越是高档汽车电子化程度越高。

汽车电子最显著特征是向控制系统化推进。

用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统，正获得极其广泛的市场[3]。

随着计算机技术发展,国外大型车灯控制公司已开始采用智能仿真设计[4]。

据报道，德国的BO SCH公司、HELLA公司和日本的小糸车灯公司等都已采用仿真设计[5]。

自20世纪90年代以后，随着CAD、CAM技术发展,尾灯电路出现配光仿真设计，并采用复杂的三维空间光线光路计算[6]，但国内外公开发表的文献不多[7]。

随着汽车工业的发展，汽车尾灯控制电路的发展也日新月异，一体化、轻型化、智能化、美观化已成为汽车尾灯及其控制电路的必然趋势[8-9]。

1.3 本文主要工作安排与方案论述及方案确定1.3.1主要工作安排研究汽车尾灯控制电路是本文的重点，其主要工作安排如下：首先，主要阐述本文研究的背景、意义、国内外研究现状及发展趋势；其次，提出两种不同的设计方案，通过计算比较采用较优的设计方案；再次，对所选方案中芯片进行介绍及设计各单元电路；最后，把各单元电路进行整合优化，得出总的设计电路图，达到预期的设计要求，并对所设计的电路进行仿真。

1.3.2 设计任务与设计要求（1）设计任务设计一个汽车尾灯控制电路，用六个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各三个），用开关S1、S0选择控制汽车正常运行、右转弯、左转弯和刹车时尾灯的情况。

（2）设计要求1、汽车正常运行时尾灯全部熄灭；2、汽车左转弯时左边的三个发光二极管按顺序循环点亮；3、汽车右转弯时右边的三个发光二极管按顺序循环点亮；4、汽车刹车时所有的指示灯随CP脉冲同时闪烁。

设计要求具体见表1-1。

表1-1 汽车尾灯显示状态变化表开关控制运行状态左转弯右转弯S1 S0左边尾灯D1 D2 D3右边尾灯D4 D5 D60 0正常运行灯灭灯灭0 1右转弯灯灭按D4D5D6顺序循环点亮1 0左转弯按D1D2D3顺序循环点亮灯灭1 1临时刹车所有尾灯同时闪烁1.3.3 方案论述与确定在设计初期共提出两种设计方案：方案一：本方案利用晶振分频电路实现时钟脉冲信号CP，触发移位寄存器74LS197，从而使移位寄存器循环输出状态信号，再配合六个与非门实现对刹车和正常运行等运行情况时尾灯的闪烁情况控制，实现灯的循环点亮。

其系统框图见图1-1所示。

图1-1 方案一系统框图方案二本方案设计采用555定时器实现时钟脉冲电路，产生触发由JK触发器构成的三进制计数器的脉冲信号CP，实现三进制循环；将三进制计数器的输出信号作为74LS138译码器地址端的输入信号，从而实现对灯的循环控制。

通过对输入地址码的改变使译码器的不同输出端有效，再配合六个与非门实现对刹车和正常运行等运行情况时灯的闪烁情况控制，其中闪烁的频率控制由555定时器设计完成，而对于转弯时尾灯的循环点亮则由三进制计算器的输出作为3~8译码器的地址输入端实现。

其系统框图见图1-2所示。

图1-2方案二的系统框图在方案模拟时发现，方案一可能存在竞争冒险，这将会使尾灯在闪烁时出现不自然的中间过程。

方案二电路结构简单，成本低，且稳定性较好，所以选用此方案。

2 基本理论知识2.1 主要芯片介绍2.1.1 555定时器555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。