科研科技实践设计报告.doc

福州大学至诚学院

《科研科技实践》设计报告

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目录
1 设计任务与要求 2
1.1 基本功能 2
1.2 扩展功能 2
2 设计原理 2
3 电路设计 2
3.1 脉冲电路 2
3.2 开关控制电路 3
3.3 四进制计数电路 4
3.4 译码电路 4
3.5 尾灯显示电路 5
3.6 整机电路 5
4 设计体会 6
参考文献 7
附录 8

1

福州大学至诚学院电气工程系科研科技实践设计报告

汽车尾灯控制器设计
1 设计任务与要求
1.1 基本功能
汽车尾部左右侧各有三个指示灯（采用发光二极管）
1、汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态。
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、汽车坐转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮。
1.2 扩展功能
4、汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。
5、当接通检查电键时，汽车所有的尾灯点亮。
2 设计原理

图1为汽车尾灯控制系统的原理框图，由原理可知电路设计可以具体分为五部分：即脉冲电路、开关控制电路 、三进制计数器电路、译码显示驱动电路、尾灯状态显示电路。其中由脉冲电路给三进制计数器提供计数脉冲，同时脉冲还通过开关控制电路为显示电路在刹车状态提供相应的脉冲信号；三进制计数器能够通过译码显示电路来控制在左转、右转时候的连续点亮；开关电路有两个开关组合成的四种状态分别控制汽车的四种状态。

图1 汽车尾灯控制系统的原理框图
3 电路设计
3.1 脉冲电路
用555定时器构成的多谐振荡器来产生1秒左右的脉冲提供给开关电路和三进制计数电路，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。

图2 脉冲电路
3.2 开关控制电路
用两个开关（S1、S2）的关断组合来形成汽车的正常行驶、左转、右转、刹车四个状态。开关通过异或门输出信号为A，通过异或门输出信号为B。(S=0时，表示开关闭合；S=1时，表示开关断开)
状态分析：
（1）当S1=1，S2=1时，表示汽车刹车状态，由于S1=S2经过异或门后输出0，即A=0；使138芯片不能工作，同时由于S1、S2和脉冲电路的输出端接入三输入与非门，此种状态下B=脉冲的非。
（2）当S1=1，S2=0时，表示汽车左转状态，由于S1、S2经过异或门后输出1，即A=1；使138芯片正常工作，同时B=1。
（3）当S1=0，S2=1时，表示汽车右转状态，由于S1、S2经过异或门后输出1，即A=1；使138芯片正常工作，同时B=1。
（4）当S1=0，S2=0时，表示汽车正常行驶状态，由于S1=S2经过异或门后输出0，即A=0；使138芯片不能工作，同时B=0。

图3 开关控制电路
3.3 四进制计数器电路
161芯片在正常情况下为计数状态，两个输出为Q0、Q1，其中Q0、Q1由00、01、10、11依次连续变化，其中结果显现的为输出依次是00，01，10，11，00，01……连续变化的四进制计数器。

图4 开关控制电路

3.4 译码电路
译码电路的功能是：在开关控制电路的输出和三进制计数器状态的共同作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为有效电平时，相应指示灯点亮。
由74LS138实现该译码电路功能
译码电路可用74LS138芯片来完成（功能表如表1所示），其中只有满足芯片S1，S2，S3分别为1、0、0时电路才能正常译码，在A2A1A0输入信号作用下在相应的输出产生一个0信号（有效电平），否则8个输出全部为高电平（无效电平）。可以设计一个电路在正常行驶与急刹车状态下138芯片不使能，在左转和右转状态下实现了138芯片的使能输出，则可以由开关控制电路中的一个开关来控制138芯片的使能端。

表1 138芯片功能表
电路状态分析:
(1） 在正常行驶时，由两个开关作用后输出低电平，并且作用在芯片74LS138的S1上，从而使芯片不能够正常的译码，使6个灯全都不亮。
(2） 在急刹车的状态下，同样有两个开关控制的相应输出为低电平，使138不能正常译码，但是在控制电路中的三输入与非门的作用下，6个灯在相应的脉冲输入的作用下，产生同时闪动的现象。
(3） 在左转或者右转的情况下，由一个开关控制138芯片的A2（选择左转还是右转），另外A1 A0分别接三进制计数器的两个输出，从而完成了138的地址输入，同时两个开关控制作用输出高电平让138使能，正常的产生计数效果。
具体电路连接如图5所示。

图5 138芯片组成的译码显示电路
3.5 尾灯显示电路
尾灯状态显示电路用6个发光二极管，当6个与非门的输出为高电平时，相应发光二极管被点亮。
电路原理分析：
(1)当电路为左转或者右转时，译码电路正常工作输出一个低电平，使其通过与非门后电路输出为一个高电平，此时二极管发出光亮。
(2)当电路为刹车状态时，开关电路输出的一个连续脉冲信号，也使6个与非门输出为高低电平连续变化，从而让二极管连续的闪动。
(3)当电路为正常行驶，开关电路输出的为高电平（三输入与非门被“锁”住），同时使6个与非门电路输出为低电平。

图6 尾灯电路
3.6整机电路
经过以上各单元电路的设计，便得到汽车尾灯控制电路，如图7所示
图7 尾灯电路
4 设计体会
在这次的的科研科技实验当中

参考文献
[1]康华光.电子技术基础（数字部分）.武汉：高等教育出版社,2005
[2]康华光.电子技术基础（模拟部分）.武汉：高等教育出版社,2005
[3]梁玲,王宪生.AutoCAD2009电气设计.北京：清华大学出版,2009
[4]邱关源.电路.西安：高等教育出版社,2006

附录
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