汽车尾灯控制电路

汽车尾灯控制电路 引 言 国家仪器(National Instruments,NI)公司并购加拿大图像交互 Multisim 10是美国 技术(Interactive Image Technologies,IIT)公司后,于2007年推出的基于Windows系统的电子电路仿真软件Multisim 的最新版本[ 1 ]。作为一款优秀的电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)软件,Multisim系列软件秉承了其前身虚拟电子工作台(Electronic Workbench,EWB )软件易学易用、形象直观等优点, 扩充了元件库,支持VHDL和Verilog HDL语言及单片机应用电路仿真与设计,增强了软件的仿真测试和分析功能[ 2] ,广泛应用于电子电路 的教学[ 3]与设计[ 4- 5]中。在电子设计中可以利用此软件实现计算机仿真设计与虚拟实验,验证设计电路是否达到设计要求。设计与仿真实验可以同步进行,边设计边实验,修改调试方便,实验中不消耗实际上的元器件。根据仿真实验的结果再进行实际电路的制作,节约了成本, 缩短了产品开发周期,是现代电子设计的有效方法。 1 汽车尾灯控制电路设计 第1章 1.1 设计目的 本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的基础上，进行实用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程中所学的理论独立地解决实际问题的能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 1.2 设计设计任务分析 根据任务的要求，整个功能的实现包括左循环电路功能的实现，右循环功能的实现，还有一个刹车时的功能实现，刹车功能和正常行驶时候的灯的状态不需要用到延时电路，也就是说只有左右循环的时候才需要计数器构成的延时电路，所以我们可以总的设计框图: 图1-1 汽车尾灯控制电路原理框图 2 第2章 电路设计及仿真分析 2.1 车灯右循环电路设计 设计思路: 根据题目的要求，当右转弯的开关启动以后要实现三个 灯依次循环亮，也就是要实现的状态转换。我们实际的求是右转弯的开关一启动就立刻产生一个CP脉冲，但考虑到右转弯时可能会产生延迟现象，即第一个CP脉冲到来的时候，计数器的第一个输出状态是0000而不是我们想要的0001，所以可考虑将输出端接入一个全加器来解决这一问题。 设计的实现: 循环电路的实现是通过用一个CT74160芯片实现三进制计数器来控制的。当右转弯开关启动的同时给CT74160芯片提供脉冲，而CT74160新片的输出端Q3Q2Q1Q0分别接入全加器74283芯片的A3A2A1A0，而74238芯片的B3B2B1B0端接上0001将输出状态改变从而实现延时现象的解决。74238芯片的输出端接入74LS138芯片的输入端，输出端Y1、Y2、Y3分别驱动LED1、LED2、LED3，根据输入状态的变化输出也实现相应的变化从而实现车灯的右循环。车灯的发光时间和时间间隔可由CP脉冲周期和TW控制。右转停止时为保证灯立刻熄灭，可采取右转开关控制的办法，即右转开关一打开就使CP脉冲和电源VCC同时有效。 电路实现如下: -1 车灯右循环电路原理图 图2 3 仿真分析: 1.LED1及波形; 2.LED2及波形; 3.LED3及波形; 2.2 车灯左循环电路设计 设计思路: 根据题目的要求，当左转弯的开关启动以后要实现三个 的状态转换。我们实际灯依次循环亮，也就是要实现 的求是左转弯的开关一启动就立刻产生一个CP脉冲，但考虑到左转弯时可能会产生延迟现象，即第一个CP脉冲到来的时候，计数器的第一个输出状态是0000 4 而不是我们想要的0100，所以可考虑将输出端接入一个全加器来解决这一问题。 设计的实现: 循环电路的实现是通过用一个CT74160芯片实现三进制计数器来控制的。当左转弯开关启动的同时给CT74160芯片提供脉冲，而CT74160新片的输出端Q3Q2Q1Q0分别接入全加器74283芯片的A3A2A1A0，而74238芯片的B3B2B1B0端接上0100将输出状态改变从而实现延时现象的解决。74238芯片的输出端接入74LS138芯片的输入端，输出端Y4、Y5、Y6分别驱动LED4、LED5、LED6，根据输入状态的变化输出也实现相应的变化从而实现车灯的左循环。车灯的发光时间和时间间隔可由CP脉冲周期和TW控制。左转停止时为保证灯立刻熄灭，可采取左转开关控制的办法，即左转开关一打开就使CP脉冲和电源VCC同时有效。 电路实现如下: 图2-2 汽车左循环电路原理图 仿真分析: 1.LED4及波形; 5 2.LED5及波形; 3.LED6及波形; 2.3 延时电路设计 设计思路: 刹车时要求全部灯闪烁，因此要求刹车开关能控制一个不断产生方波的电路来驱动灯的闪烁，因此可由555定时器构成的多谐振荡电路能稳定实现上述功能。考虑到充放电时间，脉冲可是方波亦可是矩形波，所以可设定具体参数来控制 CP脉冲的周期。 设计的实现: 555定时器构成的多谐振荡电路的参数分析，取亮灯时间T2=2.8ms，选C=0.01uf 由T2=0.7R2C 得R2= T2/0.7C=400KΩ，取熄灯时间T1=2.87ms，由T1=0.7(R1+R2)C 得R1=T1/0.7C-R2=10KΩ。 电路实现如下: 6 图2-3 刹车延时电路原理图 仿真分析: 输出脉冲; 闪烁情况; 7 2.4 状态切换电路设计 设计思路: 汽车行驶过程中尾灯三种情况的实现方法，三种情况中尾灯循环的周期一样，固控制产生的CP脉冲一样，所以三种情形中可考虑控制电源开关来实现，进而同时控制三个电路的工作情况。 设计的实现: 根据设计要求当汽车右转时，既要控制CP脉冲的产生又要接通供给电源，两个过程是同时由右转开关来实现的;当汽车左转时，既要控制CP脉冲的产生又要接通供给电源，两个过程是同时由左转开关来实现的;当汽车刹车时，既要控制震荡电源又得把供给电源接通，两个过程是同时由刹车开关实现的。所以综上考虑，可以用三个双控开关来分别控制右转、左转及刹车，进而来实现三个状态 的切换。 电路实现如下: -4 状态切换电路原理图 图2 8 第3章 电路总图及结果 3.1 电路原理图 用Protel99设计总的电路原理图，把第二章的四个电路综合起来并加以相应的控制得以实现汽车尾灯控制电路。 电路图如下: 图3-1 汽车尾灯控制电路 其中，K1为汽车右转开关;K2为汽车左转开关;K3为汽车刹车开关。 3.2 仿真结果分析 (1)当汽车右转时开关K1闭合，汽车右侧三个灯依次按右循环点亮，实现如下: 9 ? ? ? (2)当汽车左转时开关K2闭合，汽车左侧三个灯依次按左循环点亮，实现如 下: 10 ? ? ? 11 灯同时闪烁，实现如下: (3)当汽车刹车时开关K3闭合，汽车所有 ? ? 其中，闪烁时间由555定时器产生的矩形波脉冲控制，本电路的闪烁时间T为 5.67ms。 3.3 个人结论及心得 实践结论: 1.深入了解了电路设计软件Protel99和仿真软件muitisim的应用。 2.对设计任务进行了分析，并完成了总体框架及整体电路的设计。 3.对由555定时器构成的多谐振荡器工作原理及应用更加深入了解。 12 4.用74160实现了三进制计数器，同时对任意进制计数器的构成和设计更加了解。 5.巩固了对74138译码器的工作原理认识和使用方法。 6.对实验中所出现的问题进行了认真的分析，并对电路做出改正和改进。 实践心得: 实践是学习和掌握知识进而理解知识的重要途径，通过试验，可以提高自己的动手能力和分析问题的能力，拓展自己的思维，使自己的知识面更宽更广。通过课程设计，这不仅调动同学的学习积极性，而且还培养出同学们的创新设计能力，更为重要的是课程设计大大提升了同学们的综合运用能力。 该次课程设计是由我和其他两人共同完成的，整个过程中，我们三人通过研究 和讨论，采用了合理的设计，利用仿真软件获得合理的理想的仿真结果，具体实现各部分电路功能，最后将各部分的电路连接在一起构成总的电路图。通过仿真和调试，实现该次课程设计所达到的目地和要求。 整个过程中虽然出现了一些问题，但是经过三人的分析和交流，找到其中的错误并得以改正。 在刚拿到题目的时候和组员马上想了想，因为那会儿正碰到考试的时候，所以就想到网上查找相关的资料，在网上找到了相关的资料，也没多想就想参照参照网上的，照着上面的原理做做就行，但是考完试后和组员再好好看看那资料，觉得上面还是考虑的不是很周全，比如一些延时问题，所以最后还是觉得我们自己设计吧，毕竟今年刚学的数电，得用用。于是就决定我们每个人设计一个方案，到最后，大家设计的方案出来了，大家把方案都对比考虑了一下，最后还是决定用我的方案，画原理图，调试，在调试过程中出现了问题，经过和组员们讨论，慢慢查找，最后发现原来是74138的芯片选错了，经过换芯片后实现了循环功能，但是又发现新问题，灯不闪了，大家又开始调试，最后发现是门电路出现了问题，所以也就顺利的排除了，经过本次实现，让我体会到了团队的力量，也让我加深了对课本知识的理解。 该次课程设计不仅使我们对课本中的知识更加深入的理解和掌握，而且让我们用了课外的扩展，同时使我们意识到团结合作的重要性。 最后，感谢老师为我们提供这次的机会和细心的指导，并衷心的为任课教师对我们的教导表达深深的谢意。 13 参考文献 1.阎石.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社，1998; 2.王远.模拟电子技术.北京:机械工业出版社，2001; 3.陈汝全.电子技术常用器件应用手册.北京:机械工业出版社，2003; 4.毕满清.电子技术实验与课程设计.北京:机械工业出版社，2006; 14