数字电路课程设计汽车尾灯【基于数字电路的汽车尾灯控制器设计】
摘要：介绍一种采用中规模数字集成电路设计汽车尾灯控制器的方案。该控制器由模式控制电路、振荡电路、三进制计数器、译码器和驱动显示电路五个部分组成，功能比较完善，特别是汽车在转弯、刹车、夜间、雨雾天或遇紧急情况行驶时汽车能及时发出灯光提醒、预警，可使紧随其后的汽车司机及时知道前车的行驶状态，提前采取相应措施，有效地减少交通事故的发生，保护人们的生命财产安全。
关键词：数字电路 汽车尾灯 控制器 设计
中图分类号:TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0005-02
1、功能指标
一般汽车尾灯控制电路具有这样的功能：汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，汽车正常运行时，指示灯全灭；左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；刹车时；所有指示灯同时点亮。用3个开关控制指示灯的点亮状态，其中2个是转向控制开关，1个是模拟脚踏制动(刹车)开关[1]。而本控制电路具有的功能更加完善，与实际汽车尾灯显示状态更加接近，具体是：(1)当汽车正常直行时，汽车6个尾灯全灭；(2)当汽车向右拐弯时，汽车右面3个尾灯从左到右顺序亮灭；(3)当汽车向左拐弯时，汽车左面3个尾灯从右到左顺序亮灭[2]；(4)当汽车夜间直行时，汽车左、右两面3个尾灯同时由里向外顺序亮灭；(5)当汽车雨天、雾天或遇紧急情况直行时，汽车6个尾灯同时亮、灭闪烁；(6)当汽车刹车时，汽车6个尾灯全亮。
2、电路组成和工作原理
本汽车尾灯控制器如图1所示，它由模式控制电路、振荡电路、三进制计数器、译码器和驱动显示电路五个部分组成。
2.1 振荡电路
振荡电路是由555定时器和外接元件R1、R2、C1、C2构成的多谐振荡器。输出脉冲的频率为：f≈1.43/[(R1+2R2)C1]≈1Hz，即1秒[3]。输出的脉冲一路驱动触发器U2B、U2A进行循环计数；另一路送到模式控制电路，使汽车在雨天、雾天或遇紧急情况直行时，汽车6个尾灯同时亮、灭闪烁。
2.2 三进制计数器
选用双JK边沿触发器74LS112构成三进制同步加法计数器。当CP接555定时器的输出脉冲时，触发器U2B、U2A的输出端按00→01→10→00→…循环输出脉冲，驱动译码器U3B、U3A进行译码，按模式要求驱动汽车尾灯工作。
2.3 译码器
选用双二线-四线译码器74LS139进行译码，其功能是当=1时，Y0Y1Y2Y3=1111；当=0，同时BA=00→01→10→00→…时，输出端Y0Y1Y2Y3=0111→1011→1101→0111→…，该输出信号输送给驱动显示电路，使汽车尾灯按模式要求显示。
2.4 驱动显示电路
汽车尾灯用发光二极管模拟，尾灯显示驱动电路的任务是在控制信号作用下驱动发光二极管的亮和灭。6只发光二极管分为左右两组，分别经过200Ω的限流电阻后接地，它们与6个四输入与非门（3块74LS20）一起构成驱动显示电路。
2.5 模式控制电路
模式控制电路主要由四个开关K1、K2、K3、K4和与非门U7A、U7B组成。
(1)当汽车正常直行时，开关K1、K2、K3接高电平，K4接低电平，K1、K2的高电平使译码器U3A、U3B的所有输出端为高电平；K4的低电平使与非门U7A、U7B输出高电平，这样6个四输入与非门的所有输入端全部为高电平，输出端全部为低电平，则汽车6个尾灯全灭。
(2)当汽车直行向右拐弯时，K2、K4接低电平，K1、K3接高电平，译码器U3B正常译码，在U2B、U2A输出00→01→10→00→…循环脉冲驱动下，输出端Y0、Y1、Y2依次循环输出低电平，通过与非门U5B、U6A、U6B依次循环输出高电平驱动L4、L5、L6依次循环点亮，即汽车右面3个尾灯从左到右循环顺序亮灭；而左面3个尾灯与直行状态一样处于灭状态。
(3)当汽车直行向左拐弯时，K1、K4接低电平，K2、K3接高电平，译码器U3A正常译码，在U2B、U2A输出00→01→10→00→…循环脉冲驱动下，输出端Y0、Y1、Y2依次循环输出低电平，通过与非门U5A、U4A、U4B依次循环输出高电平驱动L1、L2、L3依次循环点亮，即汽车左面3个尾灯从右到左循环顺序亮灭；而右面3个尾灯与直行状态一样处于灭状态。
(4)当汽车夜间直行时，K1、K2、K4接低电平，K3接高电平，汽车左面3个尾灯与汽车左拐弯时状态一样从右到左循环顺序亮灭；汽车右面3个尾灯与汽车右拐弯时状态一样从左到右循环顺序亮灭，即汽车左、右两面3个尾灯同时由里向外循环顺序亮灭。如果这时左拐弯，则把K2接高电平；如果右拐弯，则把K1接高电平即可。
(5)当汽车雨天、雾天或遇紧急情况直行时，K1、K2、K3接高电平，K4接振荡电路的输出脉冲，这时译码器U3A、U3B不译码，输出全为高电平，而秒脉冲经与非门U7A、U7B倒相后再经6个四输入与非门倒相，分别驱动汽车6个尾灯同时亮、灭闪烁。这时如果汽车左拐弯，即把K1接低电平，其它开关状态不变，这时与非门U7B输出为高电平，锁住了秒脉冲，致使汽车右面3个尾灯L4、L5、L6全灭，汽车左面3个尾灯是同时亮、灭闪烁和左拐弯时从右到左循环顺序亮灭的叠加；如果汽车右拐弯，则把K2接低电平，其它开关状态不变，这时与非门U7A输出为高电平，锁住了秒脉冲，致使汽车左面3个尾灯L1、L2、L3全灭，汽车右面3个尾灯是同时亮、灭闪烁和右拐弯时从左到右循环顺序亮灭的叠加。这样尽管在紧急状态行驶时，也能及时告诉后车司机知道前车的转弯状态。
(6)当汽车刹车时，K3接低电平，则6个四输入与非门输出全为高电平，分别驱动汽车6个尾灯全亮。
3、结语
随着人们生活水平的不断提高，越来越多的家庭拥有了汽车，这给人们的出行带来了方便。汽车尾灯的主要作用是显示汽车的运行状态，汽车尾灯控制器的好坏将直接影响汽车尾灯功能的发挥，因而倍受人们的关注，而本汽车尾灯控制器电路结构简单，控制原理清晰，功能比较完善，容易制作，希望能得到汽车行业的关注。
参考文献
[1]赵家松,严伟榆,张海涛.基于Multisim 10的汽车尾灯控制电路设计与仿真[J].苏州大学学报(工科版),2011,31(2):30-34.
[2]刘雅琨,冷刘伟.汽车尾灯智能控制电路设计[J].科技经济市场,2011,(5):9-10.
[3]赵应泽,龙江.篮球比赛24秒倒计时电路的设计与制作[J].电子制作,2007:42-43.
作者简介
张大平（1965-），男，副教授，研究方向：电子技术、自动控制。
基金项目
新世纪广西高等教育教学改革工程项目（2009C089、2010JGA084）。
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