汽车车灯控制系统的设计与实现

1SSN1672-4305 实验室科学第19卷第6期2016年12月CN12-1352/N LABORATORY SCIENCE Vol. 19 No. 6 Dec. 2016
汽车车灯控制系统的设计与实现
杨华，肖平
(东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819)
摘要：随着私家车数量的急剧增加，行车安全愈发引起人们的重视。

汽车车灯控制系统作为第一道防线，其合理化设计和高可靠性显得尤为重要。

特别是驾驶员遇到突发事件时，通过控制车灯，及时对其他车辆进 行预警，可有效减少交通事故的发生，避免交通堵塞。

基于数字逻辑系统的综合电路设计，通过虚拟仿真，检验方案的可行性，通过实物电子电路的组装、焊接及调试，实现对汽车车灯的控制。

关键词：汽车车灯；集成电路芯片；计算机仿真
中图分类号:TP272 文献标识码：B doi:10.3969/j.issn.1672-4305.2016.06.021
Design and implementation of automotive lighting control system
YANG Hua，XIAO Ping
(College of Information Science and Engineering，Northeastern University，Shenyang 110819，China) Abstract ：With the dramatic increase in the number of private cars，traffic safety increasingly attrac­ted attention.Automotive lighting control system is the first defense line of vehicle safety，and its ra­tionalized design and high reliability are very important.Especially when the driver faced an emergen­cy，who can control the car lights to warn other vehicles，which can effectively reduce traffic accidents and also avoid traffic jams.Based on digital logic circuits and system design，through virtual simula­tion，circuits assembling，debugging，and experimental validation，the system can achieve the control of the car lights.
Key words ：car lights；integrated circuit chip；computer simulation
现代人的生活空间随着汽车的普及在不断的扩 大，私家车已经成为人们生活中不可缺少的交通工 具。

然而交通事故却时有发生，人们对行车是否安 全愈发重视,汽车车灯控制系统作为第一道防线，其 合理化设计和高可靠性显得尤为重要。

特别是对汽 车驾驶员来说一旦出现突发事件，通过控制车灯的 提示，及时了解道路交通情况同时对其他车辆进行 预警，不仅可有效减少交通事故的发生，而且可以避 免造成后续车辆的交通事故及减少交通堵塞的范围。

应用数字逻辑系统知识，综合设计电路,对汽车 在不同行驶状态下对车灯的控制要求进行了研究[|]。

基金项目：国家自然科学基金一青年科学基金项目：面向 脑电信号的实时脑皮层功能连通性成像技术
研究（项目编号:61201054)。

1汽车车灯控制系统的设计
汽车车灯控制的设计重点是根据汽车车灯的工 作状态，结合驾驶员在行车过程中的实际需求，运用 集成电路芯片提出初步设计方案，通过Multisim软 件[2]进行模拟仿真，验证系统设计的正确性，修改 并完善设计,最终得到最优的设计方案。

1.1控制系统的框图
汽车车灯控制系统的设计主要分为开关状态输 人或检测电路、状态译码电路、车灯控制电路、低频 脉冲源及远、近光灯切换电路等组成。

汽车车灯控制系统框图如图1所示。

1.2控制系统的设计
1.2.1系统时钟设计
根据国内外汽车行业使用闪光器的闪烁频率在 50〜110次/分，设计实现频率为1H z的低频闪光器; 时钟信号源用于产生固定频率的方波脉冲，利用555
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图1汽车车灯控制系统框图
定时器[3]组成的多谐振荡器。

为了使方波的占空比 等于1/2,应选占空比可调的多谐振荡器来实现。

1.2.2系统状态控制
根据汽车运行情况，设计开关状态输人检测电 路、状态译码电路、车灯控制电路等。

当汽车处于正 常行驶、左转、右转、倒车、刹车、夜间行车等行驶模 式时，实现汽车左转灯（L1)、左头灯（L2)、左尾灯 (L3)、右转灯（R1)、右头灯（R2)以及右尾灯（R3) 的相应工作状态，利用L E D模拟各种灯光状态显 示[4]，状态控制见表1。

种工作状态，设计要求循环点亮LED,采用四位双 向移位寄存器[6]74LS194实现或采用集成计数器 74LS161和译码器74LS138实现。

(1) 利用门电路通过控制74LS194工作模实现L E D的循环左移或者右移。

由于使用74LS194 时需要同步送数，使得状态转换和译码必须优先于 同步送数，否则将会有一个脉冲时间L ED处于全灭 状态。

(2) 利用计数器74LS161和门电路设计实现进制计数器，并将计数器与译码器74LS138地址选 择端相接，即对计数器进行译码。

由于译码器的译 码输出为低有效，因此需要在译码器输出端加人非 门，即可实现L E D的循环左移或者右移。

(3) 车灯闪烁电路设计是利用开关状态和系时钟脉冲C P相与的结果接人相应的灯上实现灯光 闪烁。

(4) 车内照明系统是利用555设计秒脉冲发器和十进制可逆计数器74LS190实现10s计时功 能，通过开关变量模拟开和关汽车车门，触发开关 后，利用74LS190的串行进位信号及相应门电路实 现灯光的自动休眠。

表1汽车车灯的状态控制表
行驶状态L1、L2、L3R1、R2、R3正常灯灭灯灭
右转灯灭按R1R2 R3亮左转按L1L2 L3亮灯灭
急刹车所有的灯与时钟CP同时闪烁倒车L3、R3与时钟CP同时闪烁
夜间行车L2、R2由远光灯切换到近光灯
夜间照明当夜间打开和关闭汽车车门时，点亮照明灯，10s后进入休眠。

整个控制系统设计可以通过开关控制电路（包 括组合逻辑电路）、车灯控制电路、远、近光灯切换 电路等模块组成。

1.2.3开关状态检测电路
用三个拨码开关加上一些组合逻辑电路实现控 制汽车运行的7个状态，也可用3线-8线集成译码 器74LS138实现。

利用集成计数器74LS161 (4位二进制加法计数器）和数码管实现显示汽车的行驶状态[5]，如数 码管显示0表示正常运行，7表示急刹车等。

1.2.4车灯控制及闪烁电路的设计
汽车车灯控制系统是在实验室环境下模拟其各1.2.5远、近光灯切换电路的设计
由于驾驶员在夜间疲劳行驶时，因没有合理使 用远、近关灯，影响对面会车车辆驾驶员的视距，而 引发的交通事故时有发生。

利用光电传感器、晶体管电路[7]和继电器设计 实现汽车远、近关灯自动切换电路。

当汽车在夜间 行驶时，检测到对面车辆强光时（即会车时发现对 面车辆使用远光灯），此时远光灯关闭，近光灯打 开。

反之，近光灯关闭，远光灯打开。

在实物设计时利用手机里的手电模拟对面车辆 的远光灯。

光敏电阻接收光源后，其阻值发生变化，即光照强度越强，光敏电阻的阻值越小。

远、近灯光 的切换电路图如图2所示。

其中LED1和LED2
模
杨华，等：汽车车灯控制系统的设计与实现79
拟远、近光灯。

2汽车车灯控制系统的仿真与实现
2.1系统仿真
车灯控制电路是汽车车灯控制系统的核心。

汽 车车灯设计合理、高可靠是驾驶员等人和车辆安全
的重要保证之一，通过Multisim 软件的逻辑转换器 进行逻辑函数的化简和变换[8]，进而验证电路设计 的合理性及可靠性。

以74LS 194芯片与逻辑门实现灯光左、右移动 为例的汽车灯光控制系统仿真电路图如图3所示。

2.2系统调试
电子电路的调试在电子设计过程中占有着重要 的地位，通过调试把理论付诸实践的过程，是对设计 电路能否正常工作，是否能达到性能指标的验证过程[9]。

在电路设计过程中由于器件及电路等多种因素 的影响经常会出现组合逻辑电路、时序逻辑电路中 的竞争冒险现象[1<)]，利用计算机仿真软件在一定程 度上可以查出是否会存在竞争-冒险，处理的方法 可以用修改逻辑设计、输出端接滤波电容等。

即使 仿真正确的电路，在实际调试过程中仍然会出现问 题。

在电路板调试过程中如电路板合理的布局布 线，信号线、电源线和地线，包括虚焊，导线连接错 误，芯片损坏或方向插反等，都是确保调试能否顺利
的前提。

电子电路通常是由若干个模块组成，通常按照 功能进行单元的形式逐一调试，然后再按照顺序将 各模块逐级连接，构成系统进行调试，从中发现问 题，加以改进，进一步完善设计方案，直到满足设计 要求。

3结语
通过对汽车车灯的工作状态进行分析,采用模
块化的方法进行参数计算和电路设计，构成灯光的
控制系统,再通过Multisim 软件对电路进行仿真及 优化后，得到简化的控制系统电路，在电路板上进行 焊接和系统调试，利用LED 模拟车灯控制系统的各 种工作状态的变化，同时通过强光模拟完成灯光切 换，最终实现了对汽车灯光控制系统的设计要求。

参考文献（References ):
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收稿日期=2016-08-31 修改日期=2016-09-18
作者简介:杨华（1963-)，女，辽宁沈阳人，学士，高级实验
师，主要研究方向为电子技术实验等。

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各地教育部门和学校要严格落实应急工作责任制，健全应急协调机制，制订完善应急工作预案，加|
臺强应急演练，做好救援队伍、装备、物资等应急准备；要畅通信息报送渠道，遇有突发事件和重要紧急情臺 况要及时准确上报地方党委政府和我部，并迅速采取有效措施妥善应对和处理。

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摘自：教育部办公厅关于深入开展安全生产大检查切实加强岁末年初学校安全工作的通知裏
教发厅函[2016] 129号|
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