汽车尾灯控制电路设计及仿真报告

汽车尾灯控制电路设计及仿真报告

小组成员：

题目要求：

3.55 小汽车左、右两侧各有3只尾灯，当汽车左转弯时，左侧的尾灯按下表所示方式周期性亮灭；右转弯时，右侧尾灯也按此规律变化；当汽车制动停车时，6只尾灯同时亮；若在转弯前制动，则表示转弯的尾灯正常动作，另一侧的尾灯全亮。试设计上述功能的小汽车尾灯控制电路。

Present State Next State

A B C A B C

1 1 1 0 1 0

0 1 0 1 0 1

1 0 1 0 0 0

0 0 0 1 1 1

*1表示灯亮，0表示灯灭。

功能分析：

(Ⅰ) 根据题目要求，设计电路的输入端有三个，为TL、TR、ST, 分别代表左转弯、右转弯及制动（约定三个输入为1时，代表发出上述信号）。输出端有六个，A L、B L、C L代表左侧3个尾灯，A R、B R、C R代表右侧3个尾灯（约定1表示灯亮，0表示灯灭），经观察发现，两侧A、C尾灯在任何状态下亮灭状态同步，所以这两个灯可以用一个输出信号控制。

(Ⅱ) 车尾灯的状态可以根据输入信号分为两类。

一是转向信号和制动信号只有其中之一作用（由实际情况可知，左转弯，右转弯信号不可同时发出，即TL、TR、ST三者只有一个为1，其余为0），此类型对应的实际情况包含三种，分别为左转弯，右转弯和刹车制动。当只发出一侧的转弯信号时，该侧车尾灯呈现如题目要求的循环亮灭；当只发出制动信号时，两侧车尾灯全部点亮。

二是转向信号和制动信号两者同时起作用，此类型对应的实际情况包含两种，分别为直行和转弯（前）制动。当转向信号和制动信号都没有发出时，即TL、TR、ST均为0时，所有尾灯均熄灭。当转向信号其一和制动信号同时发出时，发出转向信号的一侧车尾灯呈现如题目要求的循环亮灭，另一侧车尾灯全部点亮。

关于转弯前制动，题目中并没有明确说明此时的输入信号是怎样的情况，经小组讨论，我们一致决定，转弯前制动代表转向信号其一和制动信号同时发出。

根据上述功能分析,设计电路的功能表如下表所示。

类别输入信号输出信号

方案设计及仿真： 方案一：

(Ⅰ) 设计分析：

由功能分析及设计要求可知，两侧车尾灯各自呈现的状态有三种，分别为循环亮灭，全亮以及全灭。并且通过观察发现，若定义1表示灯亮，0表示灯灭，则BA 灯在循环中分别显示为00、01、10、11，所以自然想到可以由计数器实现上述功能，循环亮灭可以由计数状态实现，全亮和全灭则可以由置数状态实现。三个输入端可以经过设计由组合逻辑电路和计数器相连，通过对计数器的控制，实现题目要求的功能。 (Ⅱ) 设计实现：

逻辑功能见功能分析表，因为电路中用到了一定程度上集成的计数器，所以状态转换的部分无须过多考虑，即时序逻辑部分由计数器完成。组合逻辑电路把输入信号转换为计数器的控制信号，这方面的设计包含对输入信号的深度理解和一些思维的灵感，需要在设计中逐步优化。

组合逻辑电路的真值表如下表所示（左右转弯情况相同，表中简为T)。

由真值表可得逻辑方程为

CI = LD ——

= T ， D 1 = D 2 = D 3 = D 4 = ST ，

所以本方案组合逻辑电路部分无需任何电子器件，即表明本题只需要两片

TL TR ST A L B L C L A R B R C R 制动 0 0 1 1 1 1 1

1 1

右转 0 1 0 0

0 0

循环亮灭

左转

1 0 0 循环亮灭

0 0 直行

0 0 0 0 0 0 0

0 0

右转前制动 0 1 1 1

1 1

循环亮灭

左转前制动

1

1

循环亮灭

1 1

1

类别

输入信号

控制信号

T

ST CI LD ——

置数端 直行 0 0 0 0 0 制动 0 1 0 0 1 转向

1 0 1 1 × 转向前制动

1

1

1

1

×

74LS161D就可以实现所有功能。

电路图如下：

方案二：

(Ⅰ) 设计分析：

由题目要求可知，当汽车正常行驶时，所有灯全灭；当汽车转弯时，与该转弯方向相对应的3只尾灯会按“暗暗暗→亮暗亮→暗亮暗→亮亮亮→暗暗暗”循环变化；当汽车制动时，所有的尾灯都会变亮，而当它转弯，则对应的尾灯循环变化，另一侧尾灯全亮。从优先级角度看，转弯要大于制动，即只要转弯， 那么无论是否制动，所对应的尾灯都要按上述循环变化。同时，左右两侧的无 任何联系。

(Ⅱ) 设计实现：

下面列出设计步骤（以左灯为例):

(a)用74LS161计数器实现模值为4循环计数功能。初始化以及置数Q 3Q 2Q 1Q 0为低电平（即Q 3Q 2Q 1Q 0 = 0000）。当时钟信号到上边沿时触发计数，按Q 3Q 2Q 1Q 0的顺序，分别为0000→0001→0010→0011，到0011是开始反馈置数，可令LD ——

=Q1∙Q0——

,当Q 1Q 0 = 11时又重新置数为0000，形成模值为4的计数器。

(b)设左边三个尾灯输出分别为Z 1Z 2Z 3，制动输入为S ，左转输入为L 。当左灯按计数器循环变化时，列出如下真值表：

通过上表可得，灯循环变化时，Z 1=Z 3=Q 0 ；Z 2=Q 1。

(c)分别用D 1D 2D 3代表三只尾灯是按循环变化输出的（此时D 1=Q 0，D 3=Q 0，D 2=Q 1)再次列出如下状态真值表：

简化一下得：

Q 1 Q 0 Z 1 Z 2 Z 3 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 S L Z 1 Z 2 Z 3 0 0 0 0 0 0 1 D 1 D 2 D 3 1 0 1 1 1 1 1 D 1 D 2 D 3