汽车尾灯的设计.doc

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专科毕业设计(论文)

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摘 要
本课程设计主要解决汽车尾灯在刹车、直行、转弯时指示灯按指定的要求闪烁。汽车尾灯控制电路由六大部分组成：脉冲产生电路、显示驱动电路、记数电路、译码电路、开关控制电路、二极管模拟控制尾灯电路。脉冲电路采用555定时器设计产生一个方波脉冲，占空比约为50%，脉冲的频率F约为2HZ，确保不因频率过高或者过低而影响尾灯的闪烁。主电路主要是通过开关控制汽车尾灯的点亮方式，主要采用了74138译码器和74160计数器，以及与非门构成。主电路包括向左转和向右转两大部分电路在课程设计中要使用到的电路设计和
Protel 2004对设计电路图的绘画以及用Multisim对电路的仿真分析。设计出的电路在正常情况下可以达到设计目的，并且经过完善后可以应用到汽车尾灯控制电路的制造当中，解决实际问题，避免交通事故的发生。

【关键词】尾灯电路设计 Protel DXP 2004绘图 Multisim仿真 74138译码器 555定时器

Abstract
This course is designed mainly to solve the taillight on the brake, go straight, turn indicator lights according to specified requirements. The car taillights control circuit is composed of six parts: the pulse generating circuit, display circuit, counting circuit, a decoding circuit, a switch control circuit, analog control taillight circuit diode. Pulse circuit using 555 timer design to produce a square wave pulse, pulse duty ratio is about 50%, the frequency of F is about 2HZ, make sure not to because of the frequency is too high or too low and the flickering taillights. The main circuit is mainly controlled by the switch car taillights lit the way, mainly uses the 74138 decoder and 74160 counters, and a NAND gate. Including the design of the circuit and turn to the left and to the right most of the two circuit in curriculum design to be used in the main circuit
Protel 2004对设计电路图的绘画以及用Multisim对电路的仿真分析。设计出的电路在正常情况下可以达到设计目的，并且经过完善后可以应用到汽车尾灯控制电路的制造当中，解决实际问题，避免交通事故的发生。
Protel 2004 to design the circuit diagram drawing and the simulation of the circuit by using Multisim analysis. Circuit design can achieve the goal of the design under normal conditions, and through the perfection can be applied to the manufacture of automobile taillights control circuit, solving practical problems, to avoid the occurrence of traffic accidents.

【Key word】Taillight circuit design; Protel DXP 2004 graphics; Multisim simulation; 74138 decoder; 555 timer

目 录
1引言
1.1课程设计目的 （1）
1.2课程设计要求 （1）
2设计内容
2.1总体逻辑结构 （2）
2.2总体方案框图 （3）
2.3单元电路设计 （3）
2.4时钟电路设计 （5）
2.5尾灯电路的设计 （5）
2.5.1 74LS138译码器的介绍 （5）
2.5.2汽车尾灯电路 （5）
2.5.3开关控制电路的设计 （6）
2.5.4尾灯总体电路图 （7）
3 仿真分析
3.1时钟信号源（CLK）的仿真 （8）
3.2汽车左转弯的仿真 （9）
3.3汽车右转弯仿真 （10）
3.4左右转弯刹车仿真 （11）
参考文献 （13）
致 谢 （14）

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汽车尾灯的设计
1引言
电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践
能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节.
当今社会生活节奏快，交通拥挤，导致交通事故频繁发生，其中汽车追尾事件在交通事故中所占比重较大，追尾时间的产生主要是由于司机的疏忽以及无法把握前方车辆的运行的状况而导致的；而汽车尾灯控制电路的产生，恰好有利于缓解这一状况，通过对尾灯的控制，体现汽车在公路的上的行驶状态，即汽车正常行驶时指示灯全灭；右转弯时，右侧3个指示灯右循环点亮左转弯时左侧三个指示灯按左循环循序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁。通过这一特点来提示后方车辆本车的行驶情况，有利于减少汽车追尾事件的发生，是一个值得普及的设计，而与此同时在此设计的基础上还可实现电路的拓展，例如加上被劫持报警装置等实用设备。
汽车尾灯控制电路如果在汽车领域广泛应用将有利于减少交通事故的发生。
1.1课程设计目的
1、用6个个发光二极管模拟6个（汽车尾部左右各3个灯）
2、当汽车正常行使时6个灯全灭
3、当汽车左转时，左边3个灯循环闪亮
4、当汽车右转时，右边3个灯循环闪亮
5、当汽车刹车时，
6、个灯全部闪亮
1.2课程设计要求
 1、画出控制电路框图和原理图
 2、用multisim完成电路仿真分析
 3、写出设计报告
2 设计内容
2.1总体逻辑结构
汽车尾灯运行状态关系
根据课程设计任务书要求，分析汽车运行状态与尾灯关系可得如下关系表（表1.1）。其中
J1,J2代表控制开关。

汽车尾灯电路的逻辑电路关系
按照以上汽车的运行状态与尾灯关系分析总结，写出汽车尾灯正常行驶，左转弯，右转弯，紧急刹车时的二进制代码，以实现汽车正常行驶时指示灯全灭；
右转弯时，右侧3个指示灯右循环点亮左转弯时左侧三个指示灯按左循环循序点亮；临时刹车时所有指示灯同时闪烁的任务要求。其关系如下表（表1）。

2.2总体方案框图
根据课程设计任务书要求，以及汽车尾灯逻辑关系的分析，得出设计该电路大体需要开关控制电路、驱动显示电路、译码电路、时钟脉冲信号产生电路、三进制计数电路以组成汽车尾灯控制电路，其中驱动显示电路和译码电路共同构成了尾灯电路。其控制关系如下图（图1）。

2.3单元电路设计
进制单元电路的设计
4160N的基本介绍
下图和下表分别为74160N的逻辑电路图和功能表。

利用74160N设计三进制计数器
将同步十进制计数器74160接成同步三进制计数器
（如图3），该电路是采用异步置零法接成的三进制计数器，当计数器成QdQcQbQa=0011状态时，担任译码器的门G输出低电平信号给RCO端，将计数器置零，回到0000状态。

2.4时钟电路设计

2.5尾灯电路的设计
2.5.1 74LS138译码器的介绍
下图为3位二进制138译码器,输入的三位二进制代码共有8种状态,译码器将每个输入代码成对应的一根输出线上的高、低电平信号。例如当输入ABC=000时，A、B、C0V
，对应取非均为3V。这时Y0输出高电平（3.7），其他输出端均为低电平（0.7V），于是将输入的000代码译成了Y0端的高电平信号。

2.5.2汽车尾灯电路
采用发光二极管非门、与非门、电阻丝、138译码器接成汽车尾灯电路如图6所示，其中138译码器输入端接三进制计数器，输出端接显示电路，构成了译码电路，而由发光二极管、电阻丝、与非门、非么构成了显示驱动电路。在与非门的一端接译码电路，另一端接开关控制电路。

2.5.3开关控制电路的设计
根据设计需求，在开关控制电路中当J3断开时，J1J2通过二进制转换可控制汽车在左右转弯时尾灯的闪烁情况，当汽车紧急刹车时根据要求尾灯需全部闪烁故尾灯需要由J1J2及时钟脉冲共同控制，此时J1J2J3全部闭合，J3闭合时，时钟脉冲系统参与控制。其中G=J1’J2+J2’J1；A=（J1’J2’+J1’J2+J1J2’）+CLK可列写出真值表(表3)

2.5.4尾灯总体电路图

3 仿真分析
Multisim仿真分析
3.1时钟信号源（CLK）的仿真
①．说明：
由于汽车尾灯是的点亮是给人的不同的信息及该车将要发生的动作，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但是频率也不能太小，所以我们在设计的时候是采用的555定时器设计的一个脉冲产生源，占空比约为50%，它产生的频率F约为1.5HZ。然后通过计数器就能控制汽车尾灯在循环点亮的时候时间间隔约为0.5S，这样就能让人很清楚的明白该汽车的动作以采取相应的动作从而避免交通事故的发生。
②．设计计算公式：
高电平时间：CRRt ph )(7.021=
低电平时间 CRt pl 27.0=
占空比： R RRRttt pl ph phD22 1 21= =
③．设计最后图形如右图所示：
高电平时间 t ph =287.0ms
低电平时间 t pl =217.0ms
占空比 D=56.9%
频率 F=1.98
④仿真波形以及连接图形：
如下图所示为在Multisim2001里仿真时的实际连接电路。其中端口3为输出端，使用的时候只要将端口3接到CLK端即可。

3.2汽车左转弯的仿真
在Multisim 2001下（以下的仿真都是在这个软件下，并且都是功能仿真）的仿真的电路图。

仿真分析：如图4所示当S2 S1 S0 =001时候，L3L2 L1变化顺序为： 000→001→011→111→000，由于输出为高电平时灯亮，所以尾灯的点亮方式为：L1→L1L2→L1L2L3→全灭→L1…… S2 S1 S0 =000的时候，r1 r2 r3 L1L2L3恒为000，所以所有灯熄灭与实际 相符合，所以正确。
3.3 汽车右转弯仿真

仿真分析：根据图5有当S2 S1 S0 =001时候，L3L2 L1变化顺序为： 000→001→011→111→000，r3 r2 r1=000由于输出为高电平时灯亮，所以尾灯的点亮方式为：L1→L1L2→L1L2L
3→全灭→L1……r3 r2r1恒为熄灭；
S2 S1 S0 =010的时候，r3 r2 r1变化顺序为：
000→001→011→111→000，L1L2L3=000由于输出为高电平时灯亮，所以尾灯的点亮方式为：r1→r1 r2→r1 r2 r3→全灭→r1……L1L2L3恒为熄灭。
S2 S1 S0 =000的时候，r3 r2 r1 ，L1L2L3恒为000，所以所有灯熄灭。 经过分析与实际相符合，所以仿真正确。
3.4左右转弯刹车仿真

仿真分析：
根据图6有当S2 S1 S0 =001时候，L3L2 L1变化顺序为： 000→001→011
111→000，r3 r2 r1=000由于输出为高电平时灯亮，所以尾灯的点亮方式为：L1→L1L2→L1L2L3→全灭→L1……r3 r2 r1恒为熄灭；
S2 S1 S0 =010的时候，r3 r2 r1变化顺序为： 000→001→011→111→000，L1L2L3=000由于输出为高电平时灯亮，所以尾灯的点亮方式为：
r1→r1 r2→r1 r2 r3→全灭→r1……L1L2L3恒为熄灭。
S2 S1 S0 =011的时候，r3 r2 r1 L 1L2L3恒为111，所以所有灯全亮。
S2 S1 S0 =100的时候，r3 r2 r1 ，L3 L2L1变化顺序都为： 000→001011→111→000所以尾灯的点亮方式为：全灭 r1。L1 r1r2，L1L2 r1 r2 r3。
L1L2L3 全灭 S2 S1 S0 =000的时候，r3 r2 r1 ，
L1L2L3恒为000，所以所有灯熄灭。
经过分析与实际相符合，所以仿真正确。
综合以上1、2、3、4得知此电路的设计是正确的。

设计总结

通过和同学一起查阅资料与讨论思考将设计完成。在设计过程中，我们用到了以
前所学的同步计数器74LS161和74LS138。让我们对其功能和运用有了更深一步的了解。并且通过Multisim软件对电路进行模拟仿真，使设计结果得到验证。通过这次课程设计让我们了解到模拟电路和数字电路之间的联系，使我们对单元功能电路的理解和运用能力有了一定的提高。
优点 ：基本实现了老师所要求的汽车在运行时尾灯点亮方式的基本情况
不足：由于行车时都是开关控制，机械振动会对开关控制有一点影响。如能再加上一个 SR触发器，那么整个系统将更加完善。

参考文献
[1].屠其非.LED用于汽车尾灯的展望.光源与照明,2001
[2].唐程山主编.电子技术基础.北京：高等教育出版社，2005
[3] 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].电子工业出版社,2002.
[4] 《中国集成电路大全》编写委员会.中国集成电路大全TTL集成电路[M].北京国防工业出版社,1985.
[5] 王毓银.数字电路逻辑设计[M]（脉冲与数字电路 第三版）.高等教育出版社，1999.
[6].路勇主编.电子电路实验及仿真.北京:清华大学出版社，2004

致 谢
光转眼间大学生活就快要结束了，有快乐，有欢笑，也有痛苦，当然，这些都已经过去，但是我从中学会了坚强，学会了勇敢面对，学会了坚持信念，在这个专业中我也学会了很多，让我的人生变得丰富起来，
在这三年里，我所学的专业知识都是我的老师教给我的，我很感谢他们为我无私奉献的一切，教给我们的不仅是书面知识，还有很多做人的道理。

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