基于電子電路仿真軟件實(shí)現(xiàn)汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，汽車(chē)使用越來(lái)越多，然而隨著汽車(chē)數(shù)量的急劇增加，道路安全就愈發(fā)引起人們的關(guān)注。而汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)對(duì)于汽車(chē)的安全行駛起著至關(guān)重要的作用。在夜晚或因天氣原因能見(jiàn)度不高的時(shí)候，人們對(duì)汽車(chē)安全行駛的要求更高，汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)給大家?guī)?lái)了方便。汽車(chē)尾燈控制器是隨著汽車(chē)智能化技術(shù)發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于汽車(chē)的控制電路，已經(jīng)從過(guò)去的全人工開(kāi)關(guān)發(fā)展到智能控制。探究一套既快又可靠，更加合理的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行高性能汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，具有非常深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。

Proteus是一種功能強(qiáng)大的電子電路仿真軟件，該軟件提供了龐大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)和種類(lèi)齊全的虛擬測(cè)試儀器表，可以方便的進(jìn)行原理電路設(shè)計(jì)和電路功能測(cè)試。本文利用Proteus軟件設(shè)計(jì)了一種汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)，完成電路的設(shè)計(jì)、仿真分析、仿真器件測(cè)試等。仿真功能正確后，制作了成品，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉、使用方便等特點(diǎn)。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。整個(gè)電路由振蕩電路、開(kāi)關(guān)控制電路、三進(jìn)制計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、尾燈狀態(tài)顯示六部分組成。通過(guò)555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1 Hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給JK觸發(fā)器生成三進(jìn)制計(jì)數(shù)器和尾燈的閃爍。用JK觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，控制部分采用輕觸開(kāi)關(guān)SW與上拉電阻實(shí)現(xiàn)，譯碼和顯示驅(qū)動(dòng)部分由譯碼器74HC138來(lái)實(shí)現(xiàn)，尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)與門(mén)組成。

2、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 時(shí)鐘信號(hào)源電路

由于汽車(chē)尾燈的點(diǎn)亮是給人不同的信息及該車(chē)將要發(fā)生的動(dòng)作，所以汽車(chē)尾燈在閃爍的時(shí)候不能超過(guò)一定的頻率，但是頻率也不能太小，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候是采用的555定時(shí)器產(chǎn)生的一個(gè)脈沖，占空比約為50%，頻率約為1 Hz.所以尾燈在循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)候時(shí)間間隔約為1 s，這樣就能讓人很清楚的明白該汽車(chē)的動(dòng)作，從而避免交通事故的發(fā)生。

2.2 開(kāi)關(guān)控制電路

此部分電路設(shè)計(jì)采用輕觸開(kāi)關(guān)SW與上拉電阻實(shí)現(xiàn)，當(dāng)SW沒(méi)有按下時(shí)輸出高電平。當(dāng)SW按下以后，輸出低電平。抖動(dòng)時(shí)間一般為1 ms，按鍵抖動(dòng)的消除可以通過(guò)積分電路消除，原理主要通過(guò)電解電容的充電放電將74HC14的輸入電平進(jìn)行延時(shí)，消除抖動(dòng)。一般選擇電容與電阻時(shí)，可以通過(guò)時(shí)間常數(shù)RC為抖動(dòng)時(shí)間的2~3倍進(jìn)行選擇。

2.3 譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路

譯碼與顯示驅(qū)動(dòng)電路的功能是：在開(kāi)關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)的作用下，通過(guò)3-8譯碼器74HC138控制4種狀態(tài)：汽車(chē)正常行駛，汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛，汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛，汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)。

汽車(chē)正常行駛狀態(tài)狀態(tài)下，SW1、SW2、SW3均沒(méi)有按下，控制狀態(tài)為111.汽車(chē)正常行駛狀態(tài)時(shí)顯示部分左右兩側(cè)的指示燈處于熄滅狀態(tài)：主要通過(guò)74HC138的使能端就可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)E1使能端為低電平、E2E3為低電平時(shí)輸出全高，此時(shí)輸出不隨輸入變化而變化。

汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下，SW1鍵按下、SW2、SW3均沒(méi)有按下?？刂茽顟B(tài)為011.汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)顯示部分左側(cè)的指示燈按左循環(huán)點(diǎn)亮；

汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下，SW2鍵按下、SW2、SW1均沒(méi)有按下。控制狀態(tài)為101.汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)顯示部分右側(cè)的指示燈按右循環(huán)點(diǎn)亮。

汽車(chē)臨時(shí)剎車(chē)狀態(tài)下，SW3鍵按下，SW2、SW1均沒(méi)有按下，控制狀態(tài)為110.該狀態(tài)要求顯示部分實(shí)現(xiàn)閃爍顯示，也就是間接的將時(shí)鐘信號(hào)輸入在顯示電路，可以通過(guò)SW3信號(hào)作為一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制顯示部分時(shí)鐘信號(hào)的輸入。當(dāng)SW3按鍵按下以后，SW3為低電平，這里就需要設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)當(dāng)SW3為低時(shí)將時(shí)鐘信號(hào)輸入，當(dāng)SW3為高電平時(shí)時(shí)鐘信號(hào)阻斷。分析可知可以用或門(mén)實(shí)現(xiàn)。

2.4 尾燈狀態(tài)顯示電路

尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個(gè)發(fā)光二極管和6個(gè)與門(mén)組成，發(fā)光二極管的VF=2.0 V，額定電流為20 MA，而在本次設(shè)計(jì)的尾燈狀態(tài)顯示電路中，用與門(mén)灌電流點(diǎn)亮發(fā)光二極管。一般CMOS的灌電流為40 MA，比發(fā)光二極管的額定電流高，此時(shí)需要給發(fā)光二極管進(jìn)行限流，以保證發(fā)光二極管不被燒壞，這里限流電阻的選擇可以選用1 K.0.6 W的一般限流電阻。

2.5 總體電路

根據(jù)以上所述的設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求的分析，可以得到如圖2所示的汽車(chē)尾燈控制器電路原理圖。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及性能分析

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制器的有效性，在PROTEUS中搭建了該控制電路的模型圖，并對(duì)電路進(jìn)行了仿真，對(duì)汽車(chē)的各種可能狀態(tài)下尾燈的狀態(tài)進(jìn)行了驗(yàn)證［8-9］。圖3為汽車(chē)正常行駛狀態(tài)下尾燈狀態(tài)；圖4為汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈狀態(tài)；圖5為汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈狀態(tài)；圖6為汽車(chē)剎車(chē)時(shí)尾燈狀態(tài)。汽車(chē)正常行駛狀態(tài)下尾燈的為全滅狀態(tài)，汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈為左循環(huán)閃爍狀態(tài)，汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈的閃爍狀態(tài)，汽車(chē)剎車(chē)狀態(tài)下尾燈為閃爍狀態(tài)，所設(shè)計(jì)的控制器符合要求。將所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)加載到EPLD器件EPM7128LC84-15驗(yàn)證功能正確。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉、使用方便等特點(diǎn)。

4、 結(jié)束語(yǔ)

本文基于Proteus軟件設(shè)計(jì)了汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)?？梢詼p少交通事故隱患，提高尾燈電路的使用壽命。通過(guò)Proteus 軟件對(duì)電路進(jìn)行了仿真，汽車(chē)尾燈在正常行駛、左拐彎、右拐彎和臨時(shí)剎車(chē)等狀態(tài)時(shí)能夠按設(shè)計(jì)要求正常顯示。根據(jù)設(shè)計(jì)電路制作硬件電路，其功能正確。具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

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