商用车尾灯设计

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1、一 课程设计任务、要求 用6只小灯泡模拟6只汽车尾灯，左侧3只，右侧3只。用4个开关分别模拟脚踏制动器，停车信号，左转弯控制和右转弯控制。 汽车在转弯时，该侧的3只尾灯按下列状态周期性的亮与暗。000100110111000 在无制动时，如果驾驶员不慎将两个转向开关都接通，则两侧的尾灯都作同样的周期性亮暗变化。 在制动时，若转弯开关未合上（或错误的将两个转弯开关都合上），所有的6只尾灯均亮。停车时，6只尾灯按脉冲频率闪亮。用555定时器实现脉冲信号。 二、设计总体思路、基本原理和框图 1.总设计思路为达到设计要求汽车尾灯控制电路应包括时钟脉冲电路，四进制计数器电路，尾灯显示电路和开关控制电路。

2、脉冲信号产生电路提供脉冲信号给计数器和尾灯。当汽车完成左转和右转功能时，要求尾灯按000100110111000的顺序循环点亮，所以需要一个四进制计数器完成四进制计数功能，然后再通过开关的选择，完成汽车左转和右转尾灯的点亮。汽车需要达到左转、右转、制动和停车四种状态，所以需要四个开关分别控制，通过开关的选择从而达到几种功能的选择。显示电路需要六个指示灯，还包括一些门电路，通过开关的选择达到设计所要求的状态。 2.电路的基本原理 首先通过555定时器构成的多谐振荡器产生1HZ的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给两个四进制计数器以及开关控制电路中三输入或门的输入信号。其次用两个160计数器改成四进制计

3、数器，用于产生00、01、10、11的循环信号，次信号提供左转和右转的原始信号。汽车转弯时该侧的三个指示灯按000100110111000的顺序循环。计数器为00状态时，表示该侧尾灯状态为000；计数器为01状态时，表示该侧尾灯状态为100；计数器为10状态时，表示该侧尾灯状态为110；计数器为11状态时，表示该侧尾灯状态为111。用四个开关T、Z、R、L四个开关分别控制汽车停车、制动、右转、左转四个状态。汽车状态与尾灯显示如下表所示：汽车运行状态开关计数器尾 灯T Z R L Sat FebR1 R2 R3L1 L2 L3正常行驶0 0 0 00 0 00 0 0左转0 0 0 10 00

4、0 00 0 00 11 0 01 01 1 01 11 1 1右转0 0 1 00 00 0 00 0 00 11 0 01 01 1 01 11 1 1左右转开关合上0 0 1 10 00 0 00 0 00 11 0 01 0 01 01 1 01 1 01 11 1 11 1 1制动0 1 0 01 1 11 1 1左转并制动0 1 0 10 00 0 00 0 00 11 0 01 01 1 01 11 1 1右转并制动0 1 1 00 00 0 00 0 00 11 0 01 01 1 01 11 1 1制动并不慎将左右转开关合上0 1 1 10 00 0 00 0 00 11 0

5、 01 0 01 01 1 01 1 01 11 1 11 1 1停车1 0 0 0按脉冲频率闪按脉冲频率闪1 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1（注：TZRL分别表示停车开关、制动开关、右转开关、左转开关，R和L为左右转尾灯） 3.电路的基本框图 电路的基本框图如下：时钟脉冲电路四进制计数电路开关控制电路 显示电路 三 各部单元电路的设计 （1） 脉冲电路的设计这部分电路主要是产生脉冲让指示灯能闪烁，从而使人们能够分辨出汽车的行驶状态，所以汽车的尾灯在闪烁的时候不能超过一定的频率，但频率也不能太小，同时又能够让电路正常工作。所以可以

6、设计一个可以产生1HZ频率的555定时器组成的多谐振荡器，占空比约为2/3。计算如下： 高电平时间： 低电平时间： 占空比： 产生的频率：若取C=，可得，。电路图如下： 图3-1-1脉冲电路 （2）计数电路的设计此电路是用74HC160来完成四进制的计数功能。采用置数法将十进制的160计数器改成四进制，完成00011011的循环计数。计数器160的引脚图和功能表如下： 图3-2-1 计数器74LS160的引脚图 图3-2-2 计数器74LS160的功能表四进制计数电路的设计图如下： 图3-2-3 计数器电路（3）开关控制电路的设计 为达到设计要求，开关与尾灯的状态关系如表3-3-1所示。开 关

7、尾 灯T Z R LR1 R2 R3L1 L2 L30 0 0 00 0 00 0 00 0 0 10 0 00 0 01 0 01 1 01 1 10 0 1 00 0 00 0 01 0 01 1 01 1 10 0 1 10 0 00 0 01 0 01 0 01 1 01 1 01 1 11 1 10 1 0 01 1 11 1 10 1 0 10 0 00 0 01 0 01 1 01 1 10 1 1 00 0 00 0 01 0 01 1 01 1 10 1 1 10 0 00 0 01 0 01 0 01 1 01 1 01 1 11 1 11 0 0 0按脉冲频率闪按脉冲频率

8、闪1 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 表3-3-1左转开关L和右转开关R直接接入计数器的ENP端，达到控制计数器的工作与否，实现左转和右转的控制。脉冲信号通过停车开关T直接接入显示电路，达到停车时尾灯按脉冲频率闪的结果。由上表可以看出，当汽车制动的同时左转或者右转，汽车尾灯的点亮随转弯时的状态，即当开关R和L中任意一个闭合时，制动开关Z失效，所以开关R和L要接入一个同或门，其输出再与开关Z的输出通过一个与门，从而达到上述效果。开关T的优先级别最高，当T闭合，开关R、Z、L都失效。所以开关T后应该接一个反向器，其输出输入到计数器的清

9、零端，致使一旦T闭合即T=1时，计数器的清零端CLR=1，因此计数器停止工作，达到使开关R和L失效。开关T后反向器的输入同时接到上述与门，即T=1时，T=0，此时连接T、R和L同或输出端、制动开关Z的或门输出状态为0，此时即当停车开关T闭合时，开关R、L、Z都失效，脉冲信号通过开关T送入汽车尾灯，即汽车尾灯按脉冲频率闪烁。开关电路图如下图所示： 图3-3-2 开关电路图 （4）尾灯显示电路的设计 汽车左转和右转时尾灯显示电路是对称的，以右转时为例说明。当汽车右转时，四进制计数器状态与尾灯的状态如表3-4-1所示:计数器输出端尾灯Qb QaR1 R2 R30 00 0 00 11 0 01 01

10、 1 01 11 1 1 表3-4-1由上表可以写出以下表达式： 为了配合开关的控制，在尾灯前面加上了三个或门，所以尾灯显示电路如下： 图3-4-2 尾灯显示电路四 总电路设计总原理图如图所示： 图4-1 总原理图 五、Multisim 仿真分析（1）汽车正常运行 当开关TZRL=0000时，汽车正常运行，其仿真图如图4-1的总原理图，尾灯都未点亮。（2）汽车左转 当开关TZRL+0001时，汽车为左转，其左侧尾灯按000100110111000的顺序循环点亮，下图的仿真结果是100状态。 （3）汽车右转 当开关TZRL=0010时，其右侧尾灯按000100110111000的顺序循 环点亮，

11、下图的仿真结果是110状态。 （4）汽车制动时 （5）驾驶员不慎将左右转向开关合上（汽车制动） （6）汽车制动同时左转 此时仿真结果同汽车左转时的状态。 （7）汽车制动同时右转 此时仿真结果同汽车右转时的状态。（8）停车 此时尾灯按脉冲频率闪烁，用图不好表示，图略。六 安装调试 （一） 安装步骤安装步骤如下：1.检测导线、芯片、面包板、试验箱的好坏。2.把原理图的芯片管脚标好，以便接线速度更快，不容易出错。3.按照原理图布局，把芯片先布置在面包板上。4.按照原理图开始接线。调试步骤如下：1.脉冲电路的调试 本次实际电路直接使用已有的1Hz的频率，用逻辑试电笔测脉冲输出端是否是高低电平交换，并且周期T=1s。 2.计数电路的调试按电路图将计数电路接好，加上CLK信号，观察三盏灯亮的顺序是否和设计的一致。 3.控制电路调试 用逻辑试电笔测量各个输出端的电压，看是否和理论值一致。（二）故障分析与电路改进 1.故障分析当