汽车尾灯控制电路的设计

课程设计说明书

课程设计名称： 数字逻辑课程设计

课程设计题目： 汽车尾灯控制电路设计

学 院 名 称： 信息工程学院

专业： 计算机科学与技术 班级： xxx

学号： xxx 姓名： xxx

评分： 教师：

20 12 年 xx 月 xx 日

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南昌航空大学《汽车尾灯控制电路设计》设计报告

数字逻辑 课程设计任务书

20 11 －20 12 学年 第 二 学期 第 18 周－ 19 周

题目 汽车尾灯控制电路设计 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. 当汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。 2. 当汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮。 3. 当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮。 4. 当临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。 5. 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。按设计要求画出电路原理图 ，并阐述其基本原理；元器件及参数选择；电路仿真与调试。 进度安排： 1、根据任务要求，查阅相关资料，完成设计的前期工作；（两天） 2、根据资料，进行方案设计并对比论证，完成参数计算；（三天） 3、库房领取元器件，联接电路，完成电路调试；（五天） 4、检查完毕后，撰写实验报告。 学生姓名：xxx xxx 指导时间:2012-6-11到2012-6-22 任务下达 考核方式 指导教师 20 12 年 6 月 11 日 任务完成 指导地点： E 楼 504 室 2012年6 月22 日 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作■ 4.其它□ xxx 系（部）主任 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

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摘 要

课程设计作为数字逻辑课程的重要组成部分，目的是使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，锻炼我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。通过设计，一方面可以巩固我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。设计是工科学生必须面对的重要课题，经历这个过程才能真切感受到工科的魅力，拉近与生产的距离。 本文介绍了一种通过TTL系列产品设计模拟汽车尾灯工作情况电路的方法，主要阐述了如何通过555系列来制作脉冲产生器，如何利用J-K触发器改制三进制的计数器和译码器的使用等一系列方法。实验通过发光二极管模拟汽车尾灯来实现汽车在行驶时候的四种情况：正常行驶，临时刹车，左拐弯，右拐弯。

关键词：汽车尾灯，脉冲，计数器，译码器，刹车，转向

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目 录

前 言.......................................................................................................4

1、设计内容及要求....................................................................................5 2、设计方案分析.........................................................................................5 3、设计方案规划及设计..............................................................................5 3.1 设计思路及流程...............................................................................5 3.2 单元电路设计..................................................................................7 3.2.1 秒脉冲电路的设计............................................................................7 3.2.2 开关控制电路的设计.........................................................................7 3.2.3 三进制计数器..................................................................................8 3.2.4 译码、显示驱动电路.........................................................................9 4、性能测试与仿真...................................................................................11 4.1 NI Multisim10的简单介绍..............................................................11 4.2利用NI Multisim10进行测试与仿真................................................11 5、结论....................................................................................................13 6、参考文献.............................................................................................13 附录I：总电路图.....................................................................................14 附录II: 元件清单.....................................................................................15

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前 言

伴随着我国汽车行业的发展、汽车进口关税的减低和人均收入的持续增加，私家车的普及率愈来愈高，汽车 持有量也愈来愈多。汽车维修业的发展空间将进一步扩大，已经成为我国一个新兴的“朝阳行业”，随着国内汽车行 业的飞速发展， 汽车作为现代交通工具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。

本设计主要由四部分组成，包括按键电路，LED灯电路，信号发生电路，译码电路。汽车的尾灯是其运行方式的最直接表示方式，令行人或其他车辆清晰明白它将要发生的动态变化，从而避免交通事故的发生。设计次电路要求严格符合交通规则，尾灯闪亮或熄灭准确，才不会让行人或其他车辆产生误解。

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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. 当汽车正常行驶时，尾灯全部熄灭。

2. 当汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循顺序点亮。 3. 当汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循顺序点亮。 4. 当临时刹车时，所有指示灯同时闪烁。

5. 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。按设计要求画出电路原理图 ，并阐述其基本原理；元器件及参数选择；电路仿真与调试。

2.设计方案分析

通过把脉冲电路、开关控制电路、三进制电路、译码与显示驱动电路等模块组合来实现。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。

3.设计方案规划及设计 3.1 设计思路及流程

设计一个汽车尾灯控制电路，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。

D1 D2 D3 D1 D2 D3 D1 D2 D3 图3.1 右转弯显示规律图

L3 L2 L1 L3 L2 L1 L3 L2 L1 图3.2 左转弯显示规律图

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L1 L2 L3 D1 D2 D3 L1 L2 L3 D1 D2 D3 图3.3 急刹车显示规律图

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3.1；当左转弯开关打开时如图3.2；急刹车时如图3.3。

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3.1 汽车尾灯和汽车运行状态表 开关控制 S0 S1 0 0 0 1 1 0 1 1 汽车运行状态 正常运行 右转弯 左转弯 急刹车 右转尾灯 D1D2D3 灯灭 D1→D2→D3→D1 灯灭 闪烁 左转尾灯 L1L2L3 灯灭 灯灭 L3→L2→L1→L3 闪烁

键盘扫描，判断是不是有按键按下去了 控制右循环的按键按下去了 右边的3个LED有循环依次点亮 如果有按键按下去了，判断是哪个按键按下去的 控制左循环的按键按下去了 控制急刹车的按键按下去了 左边的3个LED有循环依次点亮 所有的LED闪烁 如果没有按键按下去 没有LED点亮

程序流程图

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3.2 单元电路设计 3.2.1 三进制计数器

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，即逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮） 表3.2三进制计数器功能表 开关控制 S0 S1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 三进制计数器 Q1 Q0 六个指示灯 1 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 cp cp cp cp cp cp 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。74LS163的引脚图及真值表：

表3.3 74LS163真值表

图3.6 74LS163引脚图

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计数器电路图如图所示：

图3.7 三进制计数器电路图

3.2.2 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。555定时器的管脚图如图3.4所示。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3.4 555定时器的引脚图

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3.2.3 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，实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和刹车四种状态。

S0、S1置于00状态时，汽车处于正常行驶状态； 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3.5开关控制电路图

GS1S0

AS1S0S1S0CPS1S0S1S0CP3.2.4 译码、显示驱动电路

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。下图为其引脚图和真值表：

表3.4 74LS138真值表

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图3.8 引脚图

译码、显示驱动电路图如下图所示：

图3.9 译码、显示驱动电路图

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4.性能测试与仿真

4.1 NI Multisim10的简单介绍

NI Multisim10仿真软件适用于板级的模拟/数字电路板的设计。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域的分析、器件的线性和非线性分析等功能，可以帮助设计人员分析电路的性能。还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路和接口电路等，在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有原器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。 利用NI Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，具有如下特点：设计与实验可以同步进行；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表种类齐全；可方便的对电路进行测试与分析，且易学易用，便于电气类学生学习、开展综合性的设计与实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新能力。

4.2 利用IN Multisim10进行测试与仿真

当汽车正常行驶时，S0S1处于00状态，指示灯全灭，仿真结果如图所示：

图4. 1正常行驶时电路仿真图

当汽车右转，S0S1处于01状态，LED1、2、3循环点亮，仿真结果如图所示：

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图4.2 右转弯时电路仿真图

当汽车左转时，S0S1处于10状态，LED4、5、6循环点亮，仿真结果如图所示：

图4.3 左转弯时电路仿真图

当汽车刹车时，S0S1处于11状态，6盏灯同时闪烁，仿真电路图如下图所示：

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图4.4 汽车刹车时电路仿真图

5. 结论

通过本次数字逻辑课程设计，在一周的实习期间，通过《汽车尾灯控制系统》加深了自己对于数字逻辑的理解在设计中自己查阅了大量的资料，也掌握了几种芯片的使用方法，掌握了数字逻辑电路设计的基本步骤和方法。

在刚开始的设计中面对众多的芯片，不知如何系统的将其模块化，并制作成电路，通过与同组人的交流还有查阅资料，很快的完成了电路的方案设计并最终确定了一套设计方案。

经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。 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。通过本次课程设计汽车尾灯更加深入的了解了许多芯片的接法以及功能表，设计了脉

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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。

6. 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 2005年版

4．陈光梦主编 《数字电子学基础》 复旦大学出版社 2005年3月

5．刘修文主编 《图解电子技术要诀》 中国电力出版社 2005年6月版

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附 录 I：电路原理总图

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附 录II：元 件 清 单

名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电容 开关 发光二极管 规格 数量 100 KΩ 6.8 KΩ 200 Ω 100 Ω 10 nF ----- 红 1 1 6 2 2 2 6 1 1 1 1 1 2 2 若干 NE555 74LS10D 74LS86D 74LS163D 74LS138D 74LS00D 74LS04D 导线 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----

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