1、前 言 汽車現(xiàn)今已是非常普遍的交通工具，作已大量進(jìn)入人們的生活，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對于汽車的控制電路，也已從過去的全人工開關(guān)控制發(fā)展到了智能化控制。在夜晚或因天氣原因能見度不高的時候，人們對汽車安全行駛要求很高汽車尾燈控制系統(tǒng)給大家?guī)砹朔奖?。汽車尾燈控制器是隨汽車智能化技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，汽車尾燈一般是用基于微處器的硬件電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成，正因為硬件電路的局限性，不能隨意的更改電路的功能和性能，且可靠性得不到保證，因此對汽車尾燈控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來一定的局限性，難以滿足現(xiàn)代汽車的智能化發(fā)展，而本課題可解決此問題。 本次的課題是基于單片機(jī)的汽車尾燈控制器，該設(shè)計課題主要由AT89S52單片機(jī)

2、為核心展開的汽車尾燈控制電路的設(shè)計方法，用發(fā)光二極管模擬汽車尾燈，按鍵開關(guān)作為轉(zhuǎn)彎等控制信號。通過設(shè)計汽車尾燈顯示控制電路，能很好的綜合運用我們所學(xué)習(xí)到的單片機(jī)、C語言、模擬電路等知識，熟悉電子電路設(shè)計的基本方法。在實際應(yīng)用中有很多種方法來實現(xiàn)汽車尾燈的控制，但此次以單片機(jī)為核心的控制電路體現(xiàn)出電路簡單、制作方便、容易操作、可反復(fù)擦寫、性能可靠等特點。 目 錄 前 言12 系統(tǒng)組成及原理42.1系統(tǒng)組成42.2 設(shè)計原理分析43 單元電路設(shè)計63.1 秒脈沖電路的設(shè)計63.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計73.3 三進(jìn)制計數(shù)電路的設(shè)計83.4譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計94 系統(tǒng)的調(diào)試與結(jié)果11總 結(jié)12參考文獻(xiàn)

3、131 設(shè)計內(nèi)容及要求本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計、制作一個汽車尾燈顯示的電路。設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用發(fā)光管模擬），要求是： 以MCS-51系列單片機(jī)為核心，設(shè)計一個汽車尾燈的控制電路。汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈。當(dāng)接通相應(yīng)的開關(guān)按鍵時，指示燈按照指定要求閃爍。 汽車尾燈由四個電鍵控制，分別對應(yīng)著左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車和檢查功能。 當(dāng)接通左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)電鍵時，左側(cè)或右側(cè)的3個汽車尾燈按照左循環(huán)或右循環(huán)的順序依次點亮。 當(dāng)接通剎車電鍵時，汽車所有的尾燈同時閃爍。 當(dāng)接通檢查電鍵時，汽車所有的尾燈點亮。1.1 設(shè)計方案分析本次設(shè)計方案主要有四個模塊：脈沖發(fā)生電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制電路和譯碼驅(qū)動

4、電路。通過把這四個模塊組合連接來實現(xiàn)汽車尾燈控制。首先，通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，該脈沖信號用于提供給雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器和開關(guān)控制電路中的三輸入與非門的輸入信號。其次，雙J-K觸發(fā)器構(gòu)成的三進(jìn)制計數(shù)器用于產(chǎn)生00、01、10的循環(huán)信號，此信號提供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號。最后，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號通過6個與非門以及7410提供的高低電位信號，將原始信號分別輸出到左、右的3個汽車尾燈上。得到的信號即可輸出到發(fā)光二極管上，實現(xiàn)所需功能。2 系統(tǒng)組成及原理2.1系統(tǒng)組成 本設(shè)計主要由四部分組成： 秒脈沖振蕩電路； 開關(guān)控制電路； 三進(jìn)制電路； 譯碼驅(qū)動電路。2.2 設(shè)計

5、原理分析汽車尾燈控制電路，用6個發(fā)光二極管模擬汽車尾燈，即左尾燈（L1-L3）3個發(fā)光二極管；右尾燈（D1-D3）3個發(fā)光二極管。用兩個開關(guān)分別控制左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示和右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示。當(dāng)右轉(zhuǎn)彎開關(guān)被打開時，右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個發(fā)光二極管按右循環(huán)顯示。當(dāng)左轉(zhuǎn)彎開關(guān)被打開時，左轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個發(fā)光二極管按左循環(huán)顯示。當(dāng)急剎車時，6個發(fā)光二極管閃爍。圖2.1 右轉(zhuǎn)彎顯示規(guī)律圖圖2.2 左轉(zhuǎn)彎顯示規(guī)律圖圖2.3 剎車顯示規(guī)律圖圖2.4 檢查電鍵顯示規(guī)律圖根據(jù)以上要求，要實現(xiàn)當(dāng)右轉(zhuǎn)彎開關(guān)打開時，右轉(zhuǎn)彎尾燈顯示的3個發(fā)光二極管按右循環(huán)規(guī)律顯示，如圖2.1；當(dāng)左轉(zhuǎn)彎開關(guān)打開時如圖2.2；剎車時如圖2.3；檢查

6、電鍵時如圖2.4.根據(jù)不同的狀態(tài)，繪制汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)表如表3-1所示。設(shè)左轉(zhuǎn)彎按鍵為S0，右轉(zhuǎn)彎按鍵為S1。表2-1 汽車尾燈和汽車運行狀態(tài)表開關(guān)控制行駛狀態(tài)左尾燈右尾燈S1 S0 L1 L2 L3 D1 D2 D3 0 0 檢查燈滅燈亮0 1 右轉(zhuǎn)彎燈滅按D1 D2 D3順序循環(huán)點亮1 0 左轉(zhuǎn)彎按L1 L2 L3 順序循環(huán)點亮燈滅1 1 急剎車所有的尾燈隨時鐘CP同時閃爍3 單元電路設(shè)計3.1 秒脈沖電路的設(shè)計方案一：石英晶體振蕩器： 此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點就是頻率不能調(diào)節(jié)

7、，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計，但由于盡量和課堂知識聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。 方案二：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器： 由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。 圖3.1 555多諧振蕩電路3.2 開關(guān)控制電路的設(shè)計 開關(guān)控制電路通過控制開關(guān)S0和S1的閉合與斷開來實現(xiàn)汽車檢查、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。S0、S1置于00狀態(tài)時，汽車處于檢查狀態(tài)；S0、S1

8、置于01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S0、S1置于10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；S0、S1置于11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。圖3.2 開關(guān)控制電路開關(guān)控制邏輯表達(dá)式：3.3 三進(jìn)制計數(shù)電路的設(shè)計 汽車左或右轉(zhuǎn)彎時由于是三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進(jìn)制計數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求電路，由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系。邏輯功能表：（0表示燈滅，1表示燈亮）表3-1 三進(jìn)制計數(shù)器功能表開關(guān)控制S0 S1三進(jìn)制計數(shù)器Q1 Q0六個指示燈1 2 3 4 5 60 0 1 1 1 1 1 10 10 00 11 01 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0

9、0 0 1 0 0 01 00 00 11 10 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 1 cp cp cp cp cp cp 此計數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計數(shù)功能簡介：其計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的，當(dāng)CTp和CTt均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74LS163，只有當(dāng)CP為高電平時CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與CP無關(guān)。 表3-2 74LS163真值表 圖3.3 三進(jìn)制計數(shù)器電路圖3.4譯碼驅(qū)動電路的設(shè)計此電路由74LS138芯片和6個與非門，6

10、個反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。74LS138芯片簡介：74138為3線-8線譯碼器，其工作原理如下：當(dāng)一個選通端為高電平，另兩個選通端為低電平時，可將地址端的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器，若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。譯碼、顯示驅(qū)動電路圖如下圖所示：圖3.4 驅(qū)動顯示電路圖4 系統(tǒng)的調(diào)試與結(jié)果1.當(dāng)汽車檢查時，S0S1處于00狀態(tài)，指示燈全亮。仿真結(jié)果在實驗仿真過程中已顯示。2.當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)，S0S1處于01狀態(tài)，LED1、2、3循環(huán)點亮，仿真結(jié)果在實驗仿真過程中已顯示。3.當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)時，S0S1處于10狀態(tài)，

11、LED4、5、6循環(huán)點亮，仿真結(jié)果在實驗仿真過程中已顯示。4.當(dāng)汽車剎車時，S0S1處于11狀態(tài)，6盞燈同時閃爍，仿真結(jié)果如下：圖4.1 汽車尾燈控制電路仿真電路圖總 結(jié) 第一次連接好電路后，電路的顯示結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不太相同，不能實現(xiàn)計數(shù)功能，即LED燈不能循環(huán)點亮，但在請教同學(xué)和老師、進(jìn)行小組討論和經(jīng)過多次檢修后，終于實現(xiàn)了課程設(shè)計任務(wù)的全部功能。數(shù)字邏輯是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，我們進(jìn)行數(shù)字電子課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實際的最好途徑，將書本上的知識利用到實際的分析解決問題中去，這樣使我們更加牢固的掌握分析與設(shè)計的基本知識與理論，更加熟悉的各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握邏輯電

12、路的分析和設(shè)計的基本方法，為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。通過為期一周的課程設(shè)計，基本完成了本次設(shè)計的設(shè)計要求：汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點亮，車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮，汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。從一開始接受課程設(shè)計任務(wù)，后著手建立設(shè)計框圖，再到圖書館和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，確定電路圖到最終制作成型，每一步都必須認(rèn)真仔細(xì)。雖然開始并不是很成功，不能實現(xiàn)計數(shù)功能，但在請教同學(xué)、小組討論和經(jīng)過多次檢修后，終于實現(xiàn)了課程設(shè)計任務(wù)的全部功能。本次課程設(shè)計汽車尾燈讓學(xué)生能更加深入的了解許多芯片的接法以及功能表，設(shè)計了脈沖電路，譯碼控制電路，三進(jìn)制計數(shù)器，開關(guān)控制發(fā)光二極管等，將各個部分組成起來設(shè)計成為汽車尾燈控制電路。參考文獻(xiàn)1劉勇著數(shù)字電路電子工業(yè)出版社 2屠其非 LED用于汽車尾燈的展望 光源與照明 2001 3張慶雙主編實用電子電路200例機(jī)械工業(yè)出版社 2005年版 4陳光夢主編