汽车尾灯控制电路设计

1. 综述

本课题要求设计一个汽车尾灯的控制电路。该电路是用于反映汽车在运行时的状态，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。当接通左转、右转、刹车和正常行驶时，指示灯按照指定要求闪烁。假设汽车尾灯左右两侧各有三个指示灯（用发光二极管模拟），要求是：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。经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将电路分为以下几部分：

首先，通过555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给触发器和刹车时的输入信号。

触发器用于产生三进制的的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。

左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。

分拣之后的信号通过与门，实现与刹车左、右转电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。设计本电路是考虑了三种以上的设计方案。这几种方案的不同在于产生三进制计数器。

理论部分已用Multisim7软件进行仿真，并且达到设计要求。

实际部分在电子实验室和同组的成员在老师的指导下一进行模拟，能够达到理论设计要求。

在设计的过程中应该本着元件通用化，成品化，以满足大规模生产的要求，以便在日后产品的更新维护能够更好的方便的进行。同时也要尽量减少设计过程中竞争冒险现象出先的概率。使产品在使用过程中能够稳定的运行，达到良好的无故障率。二者必须达到一定的标准，才能在工厂进行量产。

2. 方案设计与分析

方案一：该方案通过74LS160或74LS161计数器构成能产生00、01、10三种状态循环的信号。

方案二：通过双 J-K 触发器 74LS76来产生00、01、10的三种状态信号

方案三：通过D触发器产生00、01、10的三种状态信号

方案四：通过T触发器产生00、01、100的三种状态信号

第一种方案非常简单，但是该方案在模拟时发现，由于计数器的竞争冒险的存在，使得尾灯在闪烁时总会出现不自然的中间过程。所以不推荐使用，相对的是第二种方案，效果是最好的，但设计起来比较复杂，需要极大的细心和耐心，最后我们决定采用第三种方案，设计的复杂程度适中，而且达到了预期的设计目的

3．电路设计框图及功能描述

表3.1系统框图

表3.2 尾灯与汽车运行状态表

开关控制

运行状态

左尾灯

右尾灯

D4D5D6 D1D2D3 O O 正常运行 灯灭 灯灭

O

1

右转弯

灯灭

按D1D2D3顺序循

环点亮 1 O 左转弯 按D4D5D6顺序循

环点亮

灯灭

1

1

临时刹车

所有的尾灯随时钟CP 同时闪烁

电路组成及工作原理：经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将电路分为以下几部分：

首先，通过555定时器产生频率为1Hz 的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给D 触发器和刹车时的输入信号。

2个D 触发器用于产生三端输出的00、01、10的循环信号经过74LS138译码器，将信号转换为左转、右转的原始信号，这部分电路起到信号分拣的作用。。

左转、右转的原始信号通过6个与门以及非门提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。

控制电路主要是将电路的四个状态分离出来，以产生不同的工作状态。最终使电路能够得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。

4．电路原理设计及参数计算

1

S 0

S

4.1由555定时器构成的多谐振荡器：

由555定时器构成的多谐振荡器时输出频率为：

+---+=T CC T CC V V V V C R R T ln

)(211

2ln )(21C R R +=

-

+--=T T V V C R T 00ln

22

=2ln 2C R

G 故电路的震荡周期为

2ln )2(2121C R R T T T +=+=

震荡频率为

)

2(2ln 1

21R R C f +=

,经过计算，这里选择1R =2.28K 欧姆，2R =6K 欧姆，C=100u 法拉，

则输出信号为1兹（周期为1秒）

图4.1.1

对其进行调试如图：

图4.1.2

4.2 D触发器逻辑电路：

由于汽车左或右转弯时 , 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。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件 (SI 、S0 、 CP 、 Q1 、 Q0 )的关系 , 即逻辑功能表如

表4.2.1所示 ( 表中0表示灯灭状态 ,1表示灯亮状态 )

开关控制三进制计数器六个指示灯

S1 S0 Q1 Q0 D6 D5 D4 D1 D2 D3

O O O O O O O O

O O O O O 1 O O O 1 O 1 O O O O 1 O

1 O O O O O O 1

O O O O 1 O O O

1 O O 1 O 1 O O O O

1 O 1 O O O O O

1 1 CP CP CP CP CP CP

其状态图如下图所示，在初始状态时为00，所以要经过一个脉冲周期进入循环，而在整个工作过程中周期信号是一直和本电路连接的，不会出现循环外的11状态，所以不用担心出现不稳定状态，也就是说从接入电源开始电路就是一直处在循环中的。