汽车尾灯设计报告--

1.2设计目的
通过本课程的设计，我们应该做到：
（1）更好的巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高学生电路设计和分析能力。
（2）通过实践，在理论指导下有所创新，为后继专业课的学习和日后工程实践奠定基础。
1.2设计要求
汽车尾灯的控制电路由三个按键组成，分别对应左转，右转和刹车。汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟），汽车正常远行时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；左转弯时左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。
仪表盘显示状态：应急时全闪、左转时左灯闪、右转时右灯闪、刹车时底灯亮、倒车时底灯闪、夜行时中间灯亮。
尾灯采取了两组灯：最后两个是刹车灯，是一组仅供刹车使用的灯。令一组灯（尾灯前排六个）融合了转弯灯、夜行灯、应急灯和倒车灯的功能（转弯时按左或右方向轮流点亮；夜行是最外两个灯亮；应急时最外两个灯闪；倒车时六个灯同时闪）。各种灯的使用开关都是独立的。所以第二组灯左转弯时也会出现右转弯，夜行时转弯不明显，倒车时不能转弯等种种车灯冲突问题；故取消的此方案！
A.设计说明。
由于汽车尾灯是的点亮是给人的不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，所以我们在设计的时候是采用的555定时器设计的一个脉冲产生源，占空比约为50%，它产生的频率F约为2HZ。然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.5S，这样就能让人很清楚的明白该汽车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的发生。
2.1.3设计功能及模块。
（1）功能表。
表2.1-2
开关闭合
汽车运行状态
左转尾灯
右转尾灯
驾驶仪状态灯显示
K1
左转
按L1L2L3顺序循环点亮
灯灭
左黄灯在亮
K2
右转
灯灭
按R1R2R3顺序循环点亮
右黄灯在亮
K1 K3
左转刹车
按L1L2L3顺序循环点亮
全亮
左黄灯和中间蓝灯在亮
K2 K3
右转刹车
全亮
按R1R2R3顺序循环点亮
一、总体概述
1.1设计意义
随着社会的不断进步和科学技术，经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，汽车已经广泛的进入了人们的生活。而作为汽车电路重要的组成部分---汽车尾灯控制系统，人们对它的认识还存在许多的局限性，还有待我们继续对其进行研究和探讨。所以设计一套更好更合理的汽车尾灯系统，对汽车业的发展，对经济的发展有着深远的影响。
1.3电路设计的思路和主要特点。
根据设计的要求，有如下图所示的设计思路：
图1-3-1设计思路方框图
设计特点：
（1）增加了新功能有应急显示，减速转弯显示，倒车显示。
（2）将转弯灯，刹车灯，倒车灯分开了，且根据不同的功能选用了不同颜色的LED灯。这样不仅使电路更加简单，还更加符合实际情况。
（3）还特别增加了尾灯的自检功能，即尾灯不能正常工作会在仪表盘的对应灯上显示出来，及时提醒驾驶员去更换尾灯。
右转与左转原理相同，汽车尾灯右面3个灯按照R1→R1R2→R1R2R3→全灭→R1……顺序循环点亮，具体实现是通过右转开关通过控制计数器74161的ENT和ENP端开始计数，从而控制灯的点亮方式，计数范围为0000（全灭）→0001（R1点亮）→0010（R1R2点亮）→0011（R1R2R3点亮）→0100（异步清零）→0000……循环计数就实现了循环点亮的这个过程。由于记数脉冲是由555定时器产生的频率约为2HZ方波，所以循环点亮这个过程所需要的时间也约为0.5S*4。
二、设计方案的选择
2.1方案一：
设计的总原理图如下图所示：
图2.1-1总电路图
2.1.1总体概述。
本设计主要以数字电路为主，通过简单的芯片（如74LS161、74LS373、555等）而巧妙的设计成一个智能化的汽车尾灯控制电路。该电路能实现现实生活中汽车尾灯控制的正常行驶、左转、右转、左转刹车、右转刹车、刹车、倒车、夜行等八种功能。本电路具有控制简单，能够实现转弯流水灯指向功能显示的优点，开创性的设计出简单的驾驶状态显示仪显示功能。
F.驾驶仪显示电路。
这个电路为创新设计，具有设计简单，显示效果清晰的优点。
原理图如图2.1-8所示：
图2.1-8仪表显示电路图
各功能开关提供的高电平与脉冲信号相与形成受开关控制的脉冲使灯随着脉冲频率变化闪烁。上面为绿灯，指示电源接通；左转时，左边黄灯闪亮；右转时，右边黄灯闪亮；刹车时，中间蓝灯闪亮；左转弯刹车时左黄灯和中间蓝灯一同闪亮；右转弯刹车时右黄灯和中间蓝灯一同闪亮；倒车时，下面红灯在闪亮，提示注意安全；夜行时，蓝灯打开，指示夜行状态和给仪盘照明的作用。
2.1.5该方案的优缺点。
优点：此电路设计原理简单，构思巧妙，利用简单的器件实现较为复杂的控制，结构比较明晰。电路设计中有很多创新的地方，比如实现转弯流水灯指向功能显示，驾驶仪显示能够及时提醒驾驶员车的行驶状态，减少交通事故的发生率。
缺点：电路设计线路较为冗繁。
完善方向：此电路可以利用相关传感器进行开关控制，从而达到自行控制灯光的目的；在灯光段设计自检电路，随时监测线路的好坏，并及时反馈给驾驶员；配以语音提示使功能更加完善。
原理图如图2.1-7所示：
图2.1-7计数电路原理图
计数电路通过74LS161芯片进行计数。左转时汽车尾灯的左面3个灯按照L1→L1L2→L1L2L3→全灭→L1……顺序循环点亮，具体实现是通过左转开关控制计数器74161的ENT和ENP端开始计数，从而控制灯的点亮方式，计数范围为0000（全灭）→0001（L1点亮）→0010（L1L2点亮）→0011（L1L2L3点亮）→0100（异步清零）→0000……循环计数就实现了循环点亮的这个过程。由于记数脉冲是由555定时器产生的频率约为2HZ方波，所以循环点亮这个过程所需要的时间约为0.5S*4。
2.2方案二：
开关S1、S2、S3、S4、S5分别代表左转、右转、刹车、倒车、应急控制开关，当每一个开关单独闭合时，相应的单一功能指示灯会在高电平的驱动下发亮。通过与门、或门的组合实现多种功能同时指示。
555方波信号由555芯片和电阻、电容实现脉宽可调的方波信号。当转弯显示需要以闪烁方式提醒时就将控制信号与555产生的方波信号相与即可实现闪烁。
2.1.2设计要求。
设计一个汽车尾灯控制电路，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯和一个刹车灯(均用发光二极管模拟)，当在汽车正常运行时指示灯全灭，驾驶显示仪上绿灯一直在亮；在右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮（R1→R1R2→R1R2R3→全灭→R1）时间间隔0.5S（采用一个2HZ的方波源），在驾驶仪上右转弯黄灯在闪亮；在左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮（L1→L1L2→L1L2L3→全灭→L1）在驾驶仪上左转弯黄灯在闪亮；在临时刹车或者检测尾灯是否正常时，所有指示灯同时点亮（R1R2R3L1L2L3点亮），在驾驶仪上中间的蓝灯在闪亮；在实现左转弯刹车和右转弯刹车时，相应的控制状态都会灯光显示；当倒车时所有尾灯同时闪亮，在驾驶仪上下面的红灯在闪亮；当夜行车的时汽车尾灯两侧的最边的一个灯一直闪亮，并且驾驶仪上的照明蓝灯一直在亮。
S1
S2
S3
S4
S5
图2.2-1原理方框图
图2.2-2仿真电路图
设计优点：该电路由单纯的与门、或门的组合实现汽车尾灯多种状态的显示，器件种类较少同时也很常见，另外设计了汽车仪表显示模块与汽车尾灯电路检测模块，是一个完整的汽车尾灯与仪表显示的方案。此方案结合实际用不同的车灯颜色和车灯位置相组合来体现不同车灯的各自指示作用。
D.夜行电路。
通过夜行开关控制电路。当夜行开光闭合时，电路提供一个高电平与倒车电路的控制脉冲相与，控制车两边最边上的一个灯，使其随着脉冲频率变化闪烁，从而达到夜行警告的目的，还可用于故障警示作用。
E.驱动电路。
本设计驱动全部选用74LS373作为简单的发光二极管驱动。具有简单布线，驱动数量多的优点。
设计不足：由于电路都采用基本器件，从而使器件使用数量较多，电路结构看起来复杂。车灯只采用不同颜色和位置行驶不同功能提示缺乏新意，可以采用不同颜色、位置和不同显示图形相结合的提示，这样提示效果会更好一些。
电源
2.3方案三：
图2.3-1电路方框图
图2.3-2电路原理图
电路是由555电路产生单位脉冲控制灯的依次点亮，五个开关分别对应的是左转、右转、左刹车、应急和倒车五个功能。
Βιβλιοθήκη BaiduB.刹车电路。
通过刹车开关控制电路。当刹车开关闭合时，电路提供一个高电平，通过与一个或门直接控制所有灯的点亮，从而达到刹车与检测灯好坏的功能。
左转弯刹车和右转弯刹车的原理为转弯和刹车单独作用，互不影响，但是重叠作用的灯光效果可以满足要求，从而简化了电路。
C.倒车电路。
通过倒车开关控制电路。当倒车开关闭合时，电路提供一个高电平与脉冲信号相与，然后再通过或门控制尾指向灯，从而达到灯随着脉冲频率变化闪烁。
仪表显示模块是从相应的尾灯状态显示处引线回去驱动仪表显示的，同种功能的尾灯与仪表显示同时亮同时灭。
电路自检模块，通过对电路正常工作与否的不同分析发现在LED灯和保护电阻间，若正常工作时电压应该比电路异常时的电压高很多。是近似的高电平和低电平的区别，通过这个差别我们就可以实现电路的自检并在仪表显示部分由一个单独的LED指示相应的灯及前面电路工作正常与否。
2．6方案选择与论证
方案一线路较为冗繁，布局还可以改进，能进一步减少器件，还有十进制计数器的记忆功能没有解决，导致第二次计数时会从上次记忆处开始计数，使尾灯显示不够规律。但其转弯流水灯显示功能和仪表盘的引入比较好。方案二没有使用译码器，直接用开关取代控制电路，这样实现减速转弯的显示会使用较多的器件。还有转弯灯只使用了一个，不够美观，效果也没有三个灯循环显示好。但其将不同功能的显示用不同颜色的灯区分开了，这样更贴近现实，而且实现相同的功能更省器件，另外其尾灯的自检电路设计很有创意和实用。方案三灯没有分开，用转弯的六个灯显示所有的功能，元件用的较多，而且显示的效果不够好。虽然不够贴近实际，但是用最少的灯显示所有的功能也非常不错，省灯省电、低碳环保。方案四没有仪表盘显示和尾灯自检功能；还有倒车喇叭声音太难听，不实用；倒车灯和刹车灯没有分开，不太符合实际。但其布局较合理，器件选择恰当，是五个方案中实现相同功能下器件最省的。方案六中开关后面的驱动74LS373用处不大，可以省去；十进制的记忆功能也没有解决。但其增加了仪表盘显示和夜行示宽显示，布局也相对不错。融合每个方案的优点，我们最终得出了一个最佳方案。该方案采用四方案的布局，二方案的尾灯自检功能，一、二、五方案的仪表盘显示，每个方案新增的减速转弯、应急、倒车等显示功能，加上二方案体现的低碳环保。
电路缺点：过于简单；尾灯跟实际有点不符合，可以将刹车、倒车还有应急都单独拿出来，给与不同的颜色尾灯显示不同功能。
2.4方案四（李燃）：
图2.4-1电路原理方框图
图2.4-2仿真电路图
工作原理简述：左、右转开关接通时，控制信号通过译码器与计数器产生的移位信号共同控制左、右转的三黄色尾灯循环点亮。当左右两开关同时接通时，控制信号通过译码器与555产生的脉冲共同控制两侧红色尾灯的闪亮。当刹车开关接通时，各种情况下的刹车控制信号通过门电路共同控制两侧红色尾灯的亮灭。当倒车开关接通时，直接驱动两侧红色尾灯和倒车喇叭。
B.设计公式计算。
高电平时间：
低电平时间：
占空比：
C.最后波形如图2.1-5所示：
图2.1-5脉冲波形
高电平时间 =250.0ms
低电平时间 =213.9ms
占空比D=53.8%
频率F=2.158Hz
（2）主电路设计原理。
主电路图如图2.1-6所示：
图2.1-6主电路设计图
A.计数电路（74LS161）
(2)倒车喇叭，声音太难听。
(3)倒车灯和刹车灯没有分开，不太符合实际。
2.5方案五：
K1
K2
K3
K4
K5
K6
图2.5-1组成框图
图2.5-2仿真电路图
电路简介：本设计比设计要求增加了应急、倒车、夜行示宽和仪表灯显示功能。控制开关状态经过74L373驱动成高低电平，当转弯开关接通时计数器有效（脉冲源接通555部分），实现轮流点亮。其余倒车、刹车、应急灯状态是通过开关电平与与门、或门、脉冲的组合来实现控制的！仪表盘部分是根据想要的效果，经过门电路组合控制！（此部分实现简单）
优点：
（1）增加了减速转弯、应急、倒车等显示功能和倒车喇叭。
（2）将左、右转弯开关和刹车开关通过一个3-8线译码器相连，这样对实现减速转弯，应急刹车来说节约了器件，电路看起来条理更清晰。
（3）将转弯灯和刹车灯分开，这样更易于控制减速转弯时灯的显示，而且节省器件还更符合实际，看起来直观明了。
不足：
(1)没有仪表盘显示和尾灯自检功能。
右黄灯和中间蓝灯在亮
K3
刹车及检测
全亮
全亮
中间蓝灯在亮
K4
倒车
闪亮
闪亮
下面红灯在亮
K5
夜行
R3闪亮，其余灯灭
L3闪亮，其余灯灭
仪盘照明蓝灯在亮
（2）主要模块表。
图2.1-3电路原理方框图
2.1.4各部分设计原理介绍。
（1）555脉冲产生电路（CLK）。
电路图设计如下：
图2.1-4 555脉冲产生电路