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数电报告

沈阳航空航天大学

课程设计汽车转向灯控制电路设计

班级

学号

学生姓名

指导教师

一、概述

汽车转向灯是指在车辆转弯时,起到警示车前或车后的行人或车辆的作用的灯,所以

汽车转向灯是行车安全的必备条件。而且汽车的左右两边都装有转向灯。汽车转向灯按位置可分为三种:前转向灯、后转向灯、侧转向灯,所以每一边都有三个灯。前转向灯,安装在汽车大灯旁边,用于在转弯时,警示前方车辆。后转向灯,安装在汽车尾部,用于在转弯时,警示后方车辆。侧转向灯,安装在第一驾驶室的车门旁或安装在后视镜上,用于在转弯时,警示旁边车辆。生活中通过各个灯的亮灭情况给其它车辆及行人信号,避免交通事故的发生。因此在日常生活中,汽车转向灯在汽车安全方面起了很大的作用。

汽车转向灯左右各三个,所以需要六个发光二极管。在汽车左转信号来临时,也就是把左转的开关闭合,左边的三个二极管就会按照:全亮、亮2个、亮1个、全灭四个状态循环一次,这四个状态同过运用移位寄存器来实现;汽车右转时,右边的三个灯也会按照左转时相同的四个状态循环一次。而时钟脉冲一直连接在移位寄存器上。由于初始状态是逐个亮,所以需要接入异或门,才能实现逐个灭。用开关控制清零端。双向移位寄存器具有左移和右移两个方向的移动,而汽车转向灯的逐个灭原理刚好可以用双向移位寄存器来实现。

本设计报告包括概述、方案论证、电路设计、性能测试、结论五个主要部分组成,同时附上参考文献、完整的电路设计图以及所使用的电路原件清单。

通过设计仿真电路,利用两个开关决定汽车的左右转,当其中一个开关闭合的时候,对应的三个二极管会从全亮开始逐个熄灭;另一个在此同时处于断开状态,且三个灯处于熄灭状态,不会干扰汽车所传递的信号。通过这些元器件的连接实现了汽车在进行左右转

弯的时候,各自转向灯的状态。

二、方案论证

方案一:汽车转向灯电路的控制主要是运用双向移位寄存器74194N来实现发光二极管(汽车转向灯)完成111、110、100、000四个状态的循环。因为双向移位寄存器的左右移功能可实现灯的逐个点亮,再经过连接异或门7486N变换可实现题目所描述的逐个熄灭。电路主要分汽车左转、汽车右转两部分。首先由555定时器构成的多谐振荡器提供双向移位寄存器的时钟脉冲,用两个开关控制分别控制两个移位寄存器是否处于工作状态,同时控制移位寄存器的清零端,发光二极管与开关异或连接可实现将逐个点亮变为逐个熄灭。两个移位寄存器分别处于左移、右移两个状态,相当于汽车的左转和右转电路。电路中需要用稳压器输出5V稳压电源。最终可以通过开关控制左右转电路,开关断开时,二

极管不发光,开关闭合时,二极管将会按顺序进行四个状态的一次循环。方案一的功能框图如图1所示。

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图1 方案一功能框图

方案二:该方案中的汽车转向灯电路的控制由CD4511芯片作为驱动电路,运用CD4511输出端的c、d、e连接到发光二极管上,作为汽车的转向灯。用74LS161来控制电路的左右转问题,然后连接到驱动电路,控制驱动电路的状态。由555定时器连接的多谐振荡器作为时钟脉冲产生电路,驱动控制电路的正常工作。控制电路中的74LS161设计为0100、0101、0110、0111四个状态一循环。用74LS10实现三个输入的与非门来控制置数端。最终由74LS161控制左右转信号,传到驱动电路上,由驱动电路控制发光二极管的亮与灭状

2所示。

态,实现全亮、亮2个、亮1个、全灭四个状态的完成。方案二的功能框图如图

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三、电路设计

1、直流稳压电源电路:

三端稳压器顾名思义有三个端口,其中LINE VOLTAGE接输入电压;COMMON为公共地,在该设计中接地;VREG做输出端,输出为5V直流稳压源。汽车内部有12V的蓄电池,需

要把12V进行稳压处理,变为5V,所以会用到LM7805CT三端稳压器,12V接入输入端,输出的电压值恒为5V。但是该稳压器的最大输出电流是1.5A,所以在接负载是得考虑输出电流的值。图所示的负载为100Ω,测得输出电流为50mA,小于1.5A,所以三端稳压器可以正常工作。图中负载两端电压为5V。直流稳压电源电路如图3所示。(注:本设计中的所有Vcc—5V电源均由稳压电源电路代替。)

U6

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图3 直流稳压电源电路

2、时钟脉冲电路:

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因为本设计中的时钟脉冲频率为1Hz,所以可以经上述公式计算得:

.2

R94

Ω

=k

7

.5

R76

Ω

=k

8

100

F

1=

的充放电来产生输出信号;充电的时多谐振荡器没有输入信号,它依靠的是电容C

1

候由高电平Vcc经过电阻R7、R8对电容C

进行充电,电容电压从1/3Vcc到2/3Vcc,此

1

放电时经过电阻R8回到7引脚,电容电压从2/3Vcc到1/3Vcc,时输出为高电平;电容C

1

此时输出为低电平。时钟脉冲电路如图4所示。

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图4 时钟脉冲电路

3、驱动电路:

驱动电路中要用到双向移位寄存器74194N,其中A、B、C、D作为并行输入端;SL、SR分别表示左右移的串行输入端;S0、S1作为控制芯片的左右移问题,当S0、S1为0、1时,芯片处于左移的状态,这时SL作为输入端;当S0、S1为1、0时,芯片处于右移的状态,SR做输入端;当S0、S1均为0时,芯片的工作状态是保持;当S0、S1均为1时,四个输出端QA、QB、QC、QD将会由A、B、C、D四个并行输入端进行置数,但是这些状态均是在CLR(异步清零端)为高电平时才会执行,如果异步清零端为低电平,无论S0、

S1接什么电平,芯片都处于异步清零状态,即四个输出端均为低电平。本设计中不需要对输出进行置数,所以并行输入端可以不接,左转和右转分别用两片芯片,但每个芯片只需用到三个输出端。用开关控制芯片的清零端,同时连接异或门7486N之后才能使二极管满足要求。两个开关控制电路的左转和右转。开关断开时芯片处于清零端,输出端为输出低电平,所以二极管不发光;闭合时,清零端无效,会根据S0、S1所接的电平高低,使芯片工作在相应的状态。驱动电路图如图5所示。图中的CLK需要接555定时器接成的多谐振荡器作为脉冲信号源。

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图5 驱动电路图

四、性能的测试

1、直流稳压电源电路:

12V直流电源经过三端稳压器LM7805CT稳压为直流5V,输出电流也小于1.5A。测量直流稳压电源电路的电路图如图6所示,万用表测量输出电压结果如图7所示,测量电路的输出电压波形图如图8所示。

U6

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图6 测量直流稳压电源电路图

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图7 稳压电源电路电压测量结果

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图8 直流稳压电源输出电压波形图

2、 时钟脉冲电路:

由555定时器接成的多谐振荡器,起到了脉冲信号产生的作用,不需外加触发信号,图9中的555定时器接成的多谐振荡器是频率为1Hz 的时钟脉冲。测量时需要加示波器检测时钟脉冲的波形,时钟脉冲信号产生的电路图如图9所示。时钟脉冲输出的波形图如图10所示。图10所示波形图为一个时钟脉冲周期。

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图9 测量时钟脉冲电路图

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图10 时钟脉冲输出波形图

3、二极管指示电路:

由双向移位寄存器驱动的发光二极管,在开关闭合的情况下,会实现全亮、亮2个、亮1个、全灭四个状态。左(右)转时二极管的状态如图11所示,会依次实现四个状态。测量发光二极管阳极高低电平变化波形的电路图如图12所示,测量结果如图13所示。图13的测量结果是图11的状态变换顺序相对应。

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图11 左(右)转时二极管的四个状态

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图12 测量二极管阳极高低电平电路

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图13 二极管波形图测量结果

五、结论

汽车转向灯在日常生活中的行车安全方面起了很大的作用。本次的题目是设计汽车转向灯的问题。在设计电路有两个开关,用来控制左右转。若两个均断开,说明汽车不用进行转弯,若第一个开关闭合,说明汽车需左转,那么左侧的转向灯会有变化,而右侧灯处熄灭状态;当第二个开关闭合时,说明汽车需右转,则左侧的灯一直是熄灭状态。无论是左转还是右转,发光二极管都会按照111、110、100、000来循环。开关每闭合一次,二极管循环一次。但是结果并没有把电路设计到最简,左转和右转用到了两片74194芯片,由于时间仓促并不能把本次所设计的功能完善化。通过这次课设,我更加熟悉了在本次设计中所需元器件的工作原理以及元器件的引脚和功能,知道了如何操作它们,熟悉了对仿真软件的操作,也知道了如何解决仿真中遇到的问题。在本次的电路设计中,遇到了许多问题,通过请教老师,与同学相互讨论,以及查阅资料、书籍,最后把遇到的问题一一解决了。这次课程设计使我对以往所学知识进行了复习巩固,也学到了其它许多知识。

参考文献

[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]等教育出版社,2006年

[2]绳广基编著.数字逻辑电路设计与实验[M]上海:上海交通大学出版社,1998年

[3]陈虎, 梁松海编著.数字系统设计课程设计.[M]北京:机械出版社,2007年

[4] 赵负图主编.数字逻辑集成电路手册.[M]北京:化学工业出版社,2005年

[5] 杨文霞, 孙青林编著.数字逻辑电路.[M]北京:科学出版社,2007年

[6]江国强编著.新编数字逻辑电路.[M]北京:北京邮电大学出版社,2006年

[7] 江国强编著.数字逻辑电路基础.[M]北京:电子工业出版社,2010年

[8] 任骏原等编著.数字逻辑电路Multisim北京:电子工业出版社,2013年

附录I 总电路图

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附录II 元器件清单

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