前  言

   

汽车现今已是非常普遍的交通工具，作已大量进入人们的生活，随着电子技术的发展，对于汽车的控制电路，也已从过去的全人工开关控制发展到了智能化控制。在夜晚或因天气原因能见度不高的时候，人们对汽车安全行驶要求很高．汽车尾灯控制系统给大家带来了方便。汽车尾灯控制器是随汽车智能化技术的发展而迅速发展起来的，汽车尾灯一般是用基于微处器的硬件电路结构构成，正因为硬件电路的局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，且可靠性得不到保证，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来一定的局限性，难以满足现代汽车的智能化发展，而本课题可解决此问题。

   本次的课题是基于单片机的汽车尾灯控制器，该设计课题主要由AT89S52单片机为核心展开的汽车尾灯控制电路的设计方法，用发光二极管模拟汽车尾灯，按键开关作为转弯等控制信号。通过设计汽车尾灯显示控制电路，能很好的综合运用我们所学习到的单片机、C语言、模拟电路等知识，熟悉电子电路设计的基本方法。在实际应用中有很多种方法来实现汽车尾灯的控制，但此次以单片机为核心的控制电路体现出电路简单、制作方便、容易操作、可反复擦写、性能可靠等特点。   

       

                                             目  录                                                 

                                                 

前  言................................................ 1

2 系统组成及原理...................................... 4

2.1系统组成........................................ 4

2.2 设计原理分析................................... 4

3 单元电路设计........................................ 6

3.1 秒脉冲电路的设计................................ 6

3.2 开关控制电路的设计.............................. 7

3.3 三进制计数电路的设计............................ 8

3.4译码驱动电路的设计.............................. 9

4 系统的调试与结果................................... 11

总   结.............................................. 12

参考文献............................................. 13

1 设计内容及要求

本次设计的任务是设计、制作一个汽车尾灯显示的电路。

设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光管模拟），要求是： 

① 以MCS-51系列单片机为核心，设计一个汽车尾灯的控制电路。汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。当接通相应的开关按键时，指示灯按照指定要求闪烁。

② 汽车尾灯由四个电键控制，分别对应着左转、右转、刹车和检查功能。

③ 当接通左转或右转电键时，左侧或右侧的3个汽车尾灯按照左循环或右循环的顺序依次点亮。

④ 当接通刹车电键时，汽车所有的尾灯同时闪烁。

⑤ 当接通检查电键时，汽车所有的尾灯点亮。

1.1 设计方案分析

本次设计方案主要有四个模块：脉冲发生电路、开关控制电路、三进制电路和译码驱动电路。通过把这四个模块组合连接来实现汽车尾灯控制。首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生脉冲信号，该脉冲信号用于提供给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号。其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门以及7410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。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。

2 系统组成及原理

2.1系统组成

  本设计主要由四部分组成：

① 秒脉冲振荡电路；

② 开关控制电路；

③ 三进制电路；

④ 译码驱动电路。

2.2 设计原理分析

汽车尾灯控制电路，用6个发光二极管模拟汽车尾灯，即左尾灯（L1-L3）3个发光二极管；右尾灯（D1-D3）3个发光二极管。用两个开关分别控制左转弯尾灯显示和右转弯尾灯显示。当右转弯开关被打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环显示。当左转弯开关被打开时，左转弯尾灯显示的3个发光二极管按左循环显示。当急刹车时，6个发光二极管闪烁。

图2.1  右转弯显示规律图

图2.2  左转弯显示规律图

图2.3  刹车显示规律图

图2.4 检查电键显示规律图

根据以上要求，要实现当右转弯开关打开时，右转弯尾灯显示的3个发光二极管按右循环规律显示，如图2.1；当左转弯开关打开时如图2.2；刹车时如图2.3；检查电键时如图2.4.

根据不同的状态，绘制汽车尾灯和汽车运行状态表如表3-1所示。

设左转弯按键为S0，右转弯按键为S1。

表2-1  汽车尾灯和汽车运行状态表

3 单元电路设计

3.1 秒脉冲电路的设计

方案一：石英晶体振荡器：
     此电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的值无关。所以此电路能够得到频率稳定性极高的脉冲波形，它的缺点就是频率不能调节，而且频带窄，不能用于宽带滤波。此电路非常适合秒脉冲发生器的设计，但由于尽量和课堂知识联系起来，所以没有采用此电路。

  

方案二：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。由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度的影响很小。所以由555定时器构成的多谐振荡器的振荡频率稳定，不易受干扰。因此采用此方案。

            图3.1  555多谐振荡电路

3.2 开关控制电路的设计

  开关控制电路通过控制开关S₀和S₁的闭合与断开来实现汽车检查、左转弯、右转弯和刹车四种状态。

S₀、S₁置于00状态时，汽车处于检查状态；

S₀、S₁置于01状态时，汽车处于右转弯状态；

S₀、S₁置于10状态时，汽车处于左转弯状态；

S₀、S₁置于11状态时，汽车处于刹车状态。

图3.2  开关控制电路

开关控制逻辑表达式：

3.3 三进制计数电路的设计

   汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求电路，由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系。

逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮）

表3-1  三进制计数器功能表

    

此计数器由74LS163芯片主要构成，74LS163计数功能简介：其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的，当CTp和CTt均为高电平时，在CP上升沿作用下Q₀-Q₃同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于74LS163，只有当CP为高电平时CTp和CTt才允许高至低电平的跳变，而与CP无关。

表3-2  74LS163真值表

                   

图3.3  三进制计数器电路图

3.4译码驱动电路的设计

此电路由74LS138芯片和6个与非门，6个反向器和发光二极管构成。

74LS138芯片简介：74138为3线-8线译码器，，其工作原理如下：当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，若将选通端中的一个作为数据输入端时，74138还可以做数据分配器。

译码、显示驱动电路图如下图所示：

图3.4  驱动显示电路图

4 系统的调试与结果

1.当汽车检查时，S₀S₁处于00状态，指示灯全亮。仿真结果在实验仿真过程中已显示。

2.当汽车右转，S₀S₁处于01状态，LED1、2、3循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。

3.当汽车左转时，S₀S₁处于10状态，LED4、5、6循环点亮，仿真结果在实验仿真过程中已显示。

4.当汽车刹车时，S₀S₁处于11状态，6盏灯同时闪烁，仿真结果如下：

图4.1 汽车尾灯控制电路仿真电路图

总   结

   第一次连接好电路后，电路的显示结果与预期结果不太相同，不能实现计数功能，即LED灯不能循环点亮，但在请教同学和老师、进行小组讨论和经过多次检修后，终于实现了课程设计任务的全部功能。

数字逻辑是电子科学与技术专业学生必修的一门专业基础课，我们进行数字电子课程设计是我们理论联系实际的最好途径，将书本上的知识利用到实际的分析解决问题中去，这样使我们更加牢固的掌握分析与设计的基本知识与理论，更加熟悉的各种不同规模的逻辑器件，掌握逻辑电路的分析和设计的基本方法，为以后的学习奠定基础。

通过为期一周的课程设计，基本完成了本次设计的设计要求：汽车正常运行时指示灯全灭，汽车右转弯时，右侧3个灯按右循环顺序点亮，车左转弯时，左侧3个灯按左循环顺序点亮，汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。从一开始接受课程设计任务，后着手建立设计框图，再到图书馆和网上查阅相关资料，确定电路图到最终制作成型，每一步都必须认真仔细。虽然开始并不是很成功，不能实现计数功能，但在请教同学、小组讨论和经过多次检修后，终于实现了课程设计任务的全部功能。

本次课程设计汽车尾灯让学生能更加深入的了解许多芯片的接法以及功能表，设计了脉冲电路，译码控制电路，三进制计数器，开关控制发光二极管等，将各个部分组成起来设计成为汽车尾灯控制电路。

参考文献

1．刘勇著《数字电路》电子工业出版社

  

2．屠其非 LED用于汽车尾灯的展望 光源与照明 2001

  

3．张庆双主编《实用电子电路200例》机械工业出版社  20##年版

  

4．陈光梦主编《数字电子学基础》复旦大学出版社  20##年3月

  

5．刘修文主编《图解电子技术要诀》中国电力出版社  20##年6月版

附录I ：电路总图

附录II：元件清单

 

第二篇：数字电子课设报告汽车尾灯控制电路设计

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一. 概述

汽车尾灯控制电路是很常用的工作电路,在日常的生活中有着很广泛的应用.汽 车行驶时,会出现正常行驶,左转弯,右转弯,刹车四种情况,针对这四种情况可以 设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态. 设计一个汽车尾灯控制电路,技术指标如下: 假设汽车尾部左右两侧各有 3 个指示灯(用发光二极管模拟) ; 汽车正常运行时指示灯全灭; 汽车左转弯时,左侧 3 个指示灯按左循环顺序点亮; 汽车右转弯时,右侧 3 个指示灯按右循环顺序点亮; 临时刹车时所有指示灯同时闪烁.

二. 方案论证

方案一: 汽车尾灯控制电路主要由 D 触发器逻辑电路,左转,右转控制电路,刹车控制电 路构成. 首先将脉冲信号 CLK 提供给 D 触发器逻辑电路. 用三片 D 触发器设计一个逻辑电路可以产生 001,010,100 的循环信号. 将此信号作为左转,右转的原始信号. 设置左转控制开关和右转控制开关. 通过开关的控制将左转,右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左,右的 3 个 汽车尾灯上.这部分电路起到信号分拣的作用. 设置刹车控制开关,将脉冲信号 CLK 提供给刹车控制电路. 当开关置为刹车信号时,分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随 着时钟信号 CLK 全部闪烁的功能. 最终得到的信号即可输出到发光二极管上,实现所需功能. 方案一原理框图如图 1 所示.

1

CLK

D

图 1 方案一原理框图

方案二: 汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路,三进制计数器,译码电路,显示,驱动 电路构成. 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. 首先,设置两个可控制的开关,可产生 0 0,0 1,1 0,1 1 四种状态. 开关置为 0 0 状态时,表示汽车处于正常运行状态. 开关置为 0 1 状态时,表示汽车处于右转弯的状态. 开关置为 1 0 状态时,表示汽车处于左转弯的状态. 开关置为 1 1 状态时,表示汽车处于刹车的状态. 其次,设计电路实现所需达到功能. 三进制计数器可用两片 D 触发器构成. 译码电路可用 3 线—8 线译码器 74LS138 和 6 个与非门构成. 显示,驱动电路由 6 个发光二极管和 6 个反向器构成.

2

方案二原理框图如图 2 所示.

显示,驱动电路

开关控制电路

译码电路

三进制计数器

图 2 方案二的原理框图

最终方案为方案二.

电路设计 三. 电路设计

1.时钟脉冲电路 由 555 定时器构成的多谐振荡器电路如图 3 所示.

12V Vs 1 28.86k R1

4 8 VCC RST DIS THR TRI CON GND 1 OUT 3

6 57.72k R2 7 8

CP

7 6 2 5

10nF C

10nF Cf 0

LM555CM Timer

图 3 由 555 构成的多谐振荡器

接通电源后,电容 C 被充电,Vc 上升,当 Vc 上升到 2/3Vcc 时,触发器被复位, 此时 Vo 为低电平,电容 C 通过 R2 和 T 放电,使 Vc 下降.当 Vc 下降到 1/3Vcc 时, 触发器又被复位,Vo 翻转为高电平.周期 T 为: T=(R1+2R2)Cln2≈0.7(R1+2R2)C 这样,通过控制电容充放电时间,使多谐振荡器产生时钟信号. 2.开关控制电路 开关控制电路如图 4 所示. 3

VCC 5V VCC J1 Key = A 10 R1 200? 0 U7B U15B 12 C

G

VCC 5V U3A VCC 74LS136D J2 Key = B

11 R2 200? 0

13 74LS00D 74LS04D U9B D U16A 14 74LS00D CP 74LS10D 图 4 开关控制电路

电路通过控制开关 A,B 的断开和闭合,实现正常行驶,左转弯,右转弯,刹车四 种状态. AB 置为 0 0 状态时,表示汽车处于正常运行状态. AB 置为 0 1 状态时,表示汽车处于右转弯的状态. AB 置为 1 0 状态时,表示汽车处于左转弯的状态. AB 置为 1 1 状态时,表示汽车处于刹车的状态. 3.三进制计数器 原理图如图 5 所示.

4

VCC 5V

2 ~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14 1Q 15

U2A A

VCC

16 1K

74LS76D 1

3

2

2

U2B

1Q 15

~1PR 4 1 1J 1CLK ~1Q ~1CLR 3 14

B

16 1K

74LS76D

图 5 三进制计数器原理框图

4.译码,显示驱动电路 译码,显示驱动电路如图 6 所示.

VCC U4A 74LS00D U5A 9 U10A LED1 23 R3 17 200 5V

A B1 2 C 3 6 G4

5

U1

A B C G1 ~G2A ~G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 9 7

74LS04D U11A LED2 3 10 24 R4 18 16 200 74LS00D 74LS04D 4 U6A U12A 5 LED3 11 25 R5 19 6 7 8 200 74LS04D U13A LED4 R6 12 20 26 200 74LS00D 74LS04D U8A U14A LED5 R7

13 21 27 200 74LS00D 74LS04D U9A U15A LED6 R8 14 22 28 200 74LS00D 74LS04D 74LS00D U7A

0 74LS138D

VCC

图6 译码,显示驱动电路

5

四,性能的测试

利用 Multisim10 进行测试和仿真. 1.当汽车正常行驶时,AB 置为 0 0 状态,指示灯全灭.仿真结果如图 7 所示.

图7

正常行驶仿真结果

2.当汽车左转弯时,AB 置为 1 0 状态,左侧 3 个指示灯按 LED1->LED2->LED3 顺 序循环点亮. 仿真结果如图 8 所示.

6

图8

左转弯仿真结果

3.当汽车右转弯时,开关置为 0 1 状态,右侧 3 个指示灯按 LED4->LED5->LED6 顺 序循环点亮. 仿真结果如图 9 所示.

7

图9

右转弯仿真结果

4.当汽车刹车时,AB 置为 1 1 状态,所有指示灯全部随着时钟信号闪烁. 仿真结果如图 10 所示.

8

图 10

刹车仿真结果

五.结论

电路的主要特点是选用简单常见的元器件,充分利用所学知识. 通过仿真结果可以看出,符合任务书中所要求的性能指标,完成所需功能.

六.性价比

本电路采用的都是简单且常见的元器件, 价格相对便宜, 性能基本符合技术要求. 适用于对技术要求不是十分严格的电路.因此,本电路的性价比较高.

七,课设体会及合理化建议 课设体会及合理化建议

这次总的说来收获很大,但在独立设计过程中着实也遇到了不少困难.比如开始 时不知用什么逻辑器件使输出为 001,010,100 的循环,以使指示灯按一定的顺序依 次点亮, 后经过与同学的讨论最终使问题得到了解决, 我想这也是最吸引我们的地方, 当真正投入时才发现乐在其中. 一开始对软件不熟悉,刚进行上机设计时很不顺手,遇到不少麻烦,经过自己的 学习和老师的指导,才完成了电路的设计并成功进行了仿真.

9

参考文献

[1] 刘修文主编. 实用电子电路设计制作.[M]北京:中国电力出版社,2005 年 [2] 朱定华主编.电子电路测试与实验.[M]北京:清华大学出版社,2004 年 [3] 路勇主编.电子电路实验及仿真.[M]北京:北京交通大学出版社,2004 年 [4] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京:高等教育出版社,2006 年 [5] 谢自美主编.电子线路设计实验测试.[M]武汉:华中科技大学

出版社,2006 年 [6] 华满清主编.电子技术实验与课程设计.[M]北京:机械工业出版社,2005 年

10

附录Ⅰ 附录Ⅰ 总电路图

11

附录Ⅱ 附录Ⅱ 元器件清单

序号 编号 名称 型号 数量

1

R1, R2, R3, R4, R5, R6, 电阻 R7,R8, R9 R10 LED1,LED2, LED3,LED4, LED5,LED6, U2A,U2B, U10A,U11A, U12A,U13A, U14A,U15A, U15B, 电阻 电阻

200

8

2 3

28.86k 57.72k

1 1

4

发光二极管

LED

6

5

JK 触发器

74LS76

2

6

非门

74LS04

7

7

U4A,U5A,U6A, U7A,U7B,U8A, 与非门 U9A,U9B

74LS00

8

9 10 11 12

U16A,

与非门 直流电源 直流电源

74LS10 5V 12V DIPSW1

1 4 1 2

J1,J2,

开关

13 14 15

U17, U1,

U3A,

555 定时器 LM555CM 译码器 异或门 74LS138 74LS136

1 1 1

12

1