汽车尾灯控制电路课程设计_secret

电

子 信 息 工 程 技 术 课 程 设 计

电子线路课程设计说明书

汽车尾灯控制电路

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汽车尾灯控制电路设计

系 部： 电气与信息工程系 学生姓名：陈石柏 学生学号: 09400230124 指导教师： 陈坚

专 业： 电子信息工程技术 班 级： 电信0901班 完成时间： 2011-6-8

绪 论

课程设计是电子技术教学的一个重要环节，我们通过所选课题，结合所学电子电路的知识进行理论设计、安装调试、后期制作、分析总结等环节，提高我们在电子技术方面的实践技能和科学作风，培养我们初步掌握工程设计的方法和组织实践的基本技能，学会运用所学理论知识分析和解决实际问题，从而真正达到增长知识与发展能力的统一。

随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛，渗透到人们日常生

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活的方方面面，掌握必要的电工电子知识已经成为当代大学生特别是理工类大学生必备的素质之一。在社会经济的繁荣和发展下，私家车已经越来越普遍，而人们在增强交通安全意识的同时，也开始注意汽车的保养和装饰。这次我要研究的课题就是汽车尾灯的控制。若汽车的尾灯左右各一个，灯光亮暗变化比较单调。但如果把左右段位等各增至3个，且根据具体情况呈现不同的亮暗变化，那么在给人们完全警示的同时，也带来美的视觉效果。

目 录

第1章 设计要求与指标

1.1设计要求和技术指标 …………………………………………………… 1 第2章 总体方案选择的论证………………………………………………………… 2 2.1汽车尾灯控制电路设计………………………………………………………………… 2 2.1.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系 2.1.2 汽车尾灯控制器功能描述

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2.1.3 汽车尾灯控制器的结构框图

第3章 单元电路的设计………………………………………………………… 2 3.1 由555定时器构成的多谐振荡器………………………………………… 3.2 由D触发器构成的逻辑电路 3.3左转右转控制电路 3.4刹车和正常行驶控制电路

第4章 Protel99se 及PCB板的制作 ………………………………………… 7 4.1 Protel99se 的介绍 ………………………………………………… 7 4.2 Protel99se原理图

4.3 PCB 板的制作 …………………………………………………………… 8 第4章 结束语…………………………………………………………………… 9 参考文献 ………………………………………………………………………… 10 附录 A：汽车尾灯控制电路总原理图 …………………………………………… 11 附录 B：元件清单 ……………………………………………………………… 11

第1章 设计要求与指标

1.1设计要求和技术指标

设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（采用发光二极管模拟），根据汽车运行情况，指示灯具有4种不同的显示模拟。

（1）汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态；

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（2）汽车右转弯行驶时，右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮； （3）汽车左转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮； （4）汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。

第2章 总体方案选择的论证

2.1汽车尾灯控制电路设计

555计时器 周期为5 1秒的脉冲 D触发器

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图2-1系统框图

2.1.1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

为了区分汽车尾灯的4种不同的显示模式，要设置2个状态控制变量。下面用开关S1、S0进行显示模式控制，S1S0为00时，汽车正常行驶，01表示右转弯，10表示左转弯，11表示紧急刹车。分析汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系，详见图2-2。

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图2-2 尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

2.1.2 汽车尾灯控制器功能描述

由于在汽车左、右转弯行驶时，3个指示灯循环点亮，所以可以用一个三进制数器的状态控制译码器电路顺序输出高电平，按要求顺序点亮左、右尾灯。设三进制计数器的状态用Q1、Q2表示。设灯亮为1，灯灭为0。由上述汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系可知，汽车正常运行时，灯全灭，汽车右转时，RD1、RD2、RD3循环亮，汽车左转时，LD1、LD2、LD3循环亮，紧急刹车时，不论Q1Q0什么状态，有脉冲来时灯就全亮。

2.1.3 汽车尾灯控制器的结构框图

根据以上设计分析与功能描述，可得出汽车尾灯控制器的结构框图，整个电路可由模式控制电路、三进制计数器、译码器与显示驱动电路、尾灯状态显示器四部分组成，如图2-1。

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图2-3 汽车尾灯控制器的结构框图

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。

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第3章 单元电路的设计

3.1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：

T1(R1R2)ClnVCCVTVCCVT

(R1R2)Cln2

T2R2Cln0VT0VT

R2Cln2

G故电路的震荡周期为 TT1T2(R12R2)Cln2

震荡频率为

f1ln2C(R12R2),经过计算，这里选择R1=2.28K欧姆，R2=6K欧姆，C=100u法拉，

则输出信号为1兹（周期为1秒）

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图3-1 555定时器构成的多谐振荡器

3.2 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 , 即逻辑功能表如图3-2：

开关控制 S1 O O 1 1

S0 O 1 O 1

三进制计数器 Q1 O O 1 O O 1

Q0 O 1 O O 1 O

D6 O O O O O O 1 CP

D5 O O O O O 1 O CP

六个指示灯 D4 O O O O 1 O O CP

D1 O 1 O O O O O CP

D2 O O 1 O O O O CP

D3 O O O 1 O O O CP

图3-2 D触发器逻辑电路

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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。

00 11 10 01

图3-3状态转换图

完成D触发器的组装并对其进行仿真，用LED对起进行检测发现用与门进行仿真结果与设计目的不一致，对起进行分析得出出现冒险--竞争现象，即用与非门和反相器进行替换问题得到很好的解决。

图3-4 状态转换实际电路

汽车尾灯电路如表4.1所示，74LS138 的三个输入端A2、A1、A0分别接 S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当 S1=0，使能信号 A = G = 1， 计数器的状态为 00，

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Y2' 依次为 0 有效01，10 时，74LS138 对应的输出端Y0'、（Y4'、“1”Y5'、Y6'信号为 Y1'、

无效），即反相器 G1-G3 的输出端也依次为 0，故指示灯 D1 → D2 → D3 按顺序点亮示意汽车右转弯。若上述条件不变，而 S1=1，则 74LS138 对应的输出端 Y4'、Y5'、Y6'依次为0有效，即反相器 G4-G6 的输出端依次为 0，故指示灯D4 → D5 → D6 按顺序点亮，示意汽车左转弯。当 G = 0，A = 1 时，74LS138 的输出端全为1，G6-G1 的输出端也全为1， 指示灯全灭； 当G = 0,A = CP 时，指示灯随 CP 的频率闪烁。

3.3左转右转控制电路

用译码器及逻辑电路来实现。 A、B、C是译码器的输入端，C是高位输入，B、A依次，当 C为高电平有效时驱动Y4、；而Y5、Y6（右转）

C为低电平时驱动Y0、Y1、Y2（左转）。

Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7是译码器的输出端

图3-5 左转右转控制电路

3.4刹车和正常行驶控制电路

开关控制

S1

CP

S0

使能信号 G O

1 1 O

A 1 1 1 CP

CP

O O 1 1 O 1 O 1

图3-6开关控制逻辑图

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对于开关控制电路，设 74LS138 和显示驱动电路的使能端信号分别为 G 和 A，根据总 体逻辑功能表分析及组合得 G、A 与给定条件 (S1、S0、CP) 的真值表，如图3-6所示。由表4.4经过整理得逻辑表达式：

GS1S0

A(S1S0(S1S0cp)')'

由上式得开关控制电路,如图3-7 所示。

图3-7 开关控制电路

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第4章 Protel99se 及PCB板的制作

4.1 Protel99se 的介绍

Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的EDA平台。

Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分 析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。 以下介绍一些Protel99SE的部分 最新功能：

◆可生成30多种格式的电气连接网络表； ◆强大的全局编辑功能；

◆在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中；

◆同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器

件、引脚、网络

◆既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性； ◆满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）；方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE 3f5）；

◆支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件； PCB可设计

32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层；

◆强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查；

◆智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺；

◆提供大量的工业化标准电路板做为设计模版； ◆放置汉字功能；

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◆可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换； ◆智能封装导航（对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用）；

4.2 Protel99se原理图

用protel99软件画出原理图如下图：

图4-1 protel99原理图

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4.3 PCB 板的制作

用protel99软件画出原理图，然后封装好元器件，导入pcb中进行布线，结果如图4-2所示；

图4-2 pcb原理图

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结束语

一周的课程设计很快就结束了，总的说来收获不小，不能说设计的过程中是一帆风顺的，开始时是设计阶段也没太在意，后来到动手的时候觉得遇见了好多没想到的问题，平时在书本上划的很熟练的一些电路，当拿到Multisim7上进行仿真时就回错误百出。开始时让我极为的伤头，在课程设计的第二天我专门的对Multisim7软件进行了操练，当我熟悉了之后用起来就比较得心应手了。也发现用计算机软件进行设计的好处，使产品的设计成本大大的降低。我想这也是最吸引我们的地方，当真正的进行产品大规模生产时利润是相当大的。当我投入设计时才发现乐在其中，这次实验是我们对书本中学到的各个部分原理的一次综合的运用，在书本中我们看那些原理有老师的讲解我们理解起来并不一定十分的困难，但是当我们将那些知识综合运用的电路的设计中确实有了很多意想不到的困难。实践出真知，通过这次电路的设计让我学到了书本中没有的很多东西，我想最主要的就是一种综合能力的提升。我认为这样的电路设计很有现实意义，这样的教学方法对于提升同学们的综合运用能力也是行之有效的，是非常值得推广的。如果在讲课过程中能够运用部分内容穿插一些小设计，或者让同学们自己回去设计一些小电路，并且通过老师的指导演示出来，我想不仅能调动同学的学习积极性，而且还能培养出同学们的创新设计能力。比如这次设计，如果能够让同学们能够演示出来就更好了。如果老师讲课时能够将各种难题能够用软件模拟可以让我们更好的理解。

在最初的设计过程中，我们一共整理出3个方案。但在实践的过程中发现，在Multisim中模拟的情况和实际实践中还是有些差异的。Multisim中的Bug也给我们带来了很多不便，希望该软件在后续版本中能够得到改进。在调试过程中，脆弱的74LS32或门的罢工使我们当时近乎绝望，，我们一共需要7个或门。烧了两个或门使得试验无法再进行下去。还好，在74LS00和74LS04上还有几个空余的与非门和非门。我们用两个非门和一个与非代替了原来的或门的功能。

由于条件所限，我这个还只是假设，并不知道是否能在实际应用中实现。 课程设计是一个增长知识的课堂，在此过程当中不断的认识自己，了解自己，提高自己，无论是在学习和生活中都要有所收获，真正的做到整个实验过场对自己整个人生都有所影响，有所回报，这样才能使整个过程更加的有意义，也使自己的人生更加的充实。

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汽车尾灯控制电路设计 在此实验当中，在克服重重困难的同时也使我看到了电子学习的乐趣，为以后的学习工作打下了坚实的基础，为以后的工作与学习赢得了必要的信心与决心。

总的说来，这次课程设计还是比较顺利的。只是在测试阶段遇到一点问题，其他阶段还是完全符合预定计划的，并没有因为什么问题而耽误实验进程。

这次课程设计，虽然短暂。但却是我们第一次的自主合作的设计电路。以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现。在设计过程中，遇到了书本中不曾学到的情况。同时，由于是两人合作制作，是我们学到在将来大规模电路设计中，团体协作是多么的重要。

最后，感谢老师为我们提供这次的实习机会和悉心的指导。

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汽车尾灯控制电路设计 参考文献

[1]康华光主编，电子技术基础（数字部分）[M]，第3版，北京，高等教育出版社，1988年. [2]标准集成电路数据手册TTL电路[M]，电子工业出版社. [3]李士雄、丁康源主编，《数字集成电子技术教程》[M]，北京，高等教育出版社，1993年. [4]蔡惟铮主编，《数字电子线路基础》[M]，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，1988年. [5]张建华主编，《数字电子技术》[M]，北京，机械工业出版社，1994年. [6]阎石主编，《数字电子电路》[M]，北京，中央广播电视大学出版社，1993年.

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汽车尾灯控制电路设计

附录A

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汽车尾灯控制电路设计

附录B

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