隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步,汽車使用越來越多,然而隨著汽車數(shù)量的急劇增加,道路安全就愈發(fā)引起人們的關(guān)注。而汽車尾燈控制系統(tǒng)對于汽車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度不高的時候,人們對汽車安全行駛的要求更高,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著汽車智能化技術(shù)發(fā)展而迅速發(fā)展起來的,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,對于汽車的控制電路,已經(jīng)從過去的全人工開關(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)計方法,進(jìn)行高性能汽車尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計研究,具有非常深遠(yuǎn)的實際意義。
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)庫和種類齊全的虛擬測試儀器表,可以方便的進(jìn)行原理電路設(shè)計和電路功能測試。本文利用Proteus軟件設(shè)計了一種汽車尾燈控制系統(tǒng),完成電路的設(shè)計、仿真分析、仿真器件測試等。仿真功能正確后,制作了成品,具有結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉、使用方便等特點。
1 系統(tǒng)設(shè)計方案
汽車尾燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。整個電路由振蕩電路、開關(guān)控制電路、三進(jìn)制計數(shù)電路、譯碼電路、顯示驅(qū)動電路、尾燈狀態(tài)顯示六部分組成。通過555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生頻率為1 Hz的脈沖信號,該脈沖信號用于提供給JK觸發(fā)器生成三進(jìn)制計數(shù)器和尾燈的閃爍。用JK觸發(fā)器進(jìn)行計數(shù),控制部分采用輕觸開關(guān)SW與上拉電阻實現(xiàn),譯碼和顯示驅(qū)動部分由譯碼器74HC138來實現(xiàn),尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個與門組成。
2 控制系統(tǒng)的設(shè)計
2.1 時鐘信號源電路
由于汽車尾燈的點亮是給人不同的信息及該車將要發(fā)生的動作,所以汽車尾燈在閃爍的時候不能超過一定的頻率,但是頻率也不能太小,所以我們在設(shè)計的時候是采用的555定時器產(chǎn)生的一個脈沖,占空比約為50%,頻率約為1 Hz。所以尾燈在循環(huán)點亮的時候時間間隔約為1 s,這樣就能讓人很清楚的明白該汽車的動作,從而避免交通事故的發(fā)生。
2.2 開關(guān)控制電路
此部分電路設(shè)計采用輕觸開關(guān)SW與上拉電阻實現(xiàn),當(dāng)SW沒有按下時輸出高電平。當(dāng)SW按下以后,輸出低電平。抖動時間一般為1 ms,按鍵抖動的消除可以通過積分電路消除,原理主要通過電解電容的充電放電將74HC14的輸入電平進(jìn)行延時,消除抖動。一般選擇電容與電阻時,可以通過時間常數(shù)RC為抖動時間的2~3倍進(jìn)行選擇。
2.3 譯碼與顯示驅(qū)動電路
譯碼與顯示驅(qū)動電路的功能是:在開關(guān)控制電路輸出和三進(jìn)制計數(shù)器狀態(tài)的作用下,通過3—8譯碼器74HC138控制4種狀態(tài):汽車正常行駛,汽車右轉(zhuǎn)彎行駛,汽車左轉(zhuǎn)彎行駛,汽車臨時剎車。
汽車正常行駛狀態(tài)狀態(tài)下,SW1、SW2、SW3均沒有按下,控制狀態(tài)為111。汽車正常行駛狀態(tài)時顯示部分左右兩側(cè)的指示燈處于熄滅狀態(tài):主要通過74HC138的使能端就可以實現(xiàn)。當(dāng)E1使能端為低電平、E2E3為低電平時輸出全高,此時輸出不隨輸入變化而變化。
汽車左轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下,SW1鍵按下、SW2、SW3均沒有按下。控制狀態(tài)為011。汽車左轉(zhuǎn)彎行駛時顯示部分左側(cè)的指示燈按左循環(huán)點亮;
汽車右轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下,SW2鍵按下、SW2、SW1均沒有按下??刂茽顟B(tài)為101。汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時顯示部分右側(cè)的指示燈按右循環(huán)點亮。
汽車臨時剎車狀態(tài)下,SW3鍵按下,SW2、SW1均沒有按下,控制狀態(tài)為110。該狀態(tài)要求顯示部分實現(xiàn)閃爍顯示,也就是間接的將時鐘信號輸入在顯示電路,可以通過SW3信號作為一個開關(guān)信號來控制顯示部分時鐘信號的輸入。當(dāng)SW3按鍵按下以后,SW3為低電平,這里就需要設(shè)計電路實現(xiàn)當(dāng)SW3為低時將時鐘信號輸入,當(dāng)SW3為高電平時時鐘信號阻斷。分析可知可以用或門實現(xiàn)。
2.4 尾燈狀態(tài)顯示電路
尾燈狀態(tài)顯示電路可由6個發(fā)光二極管和6個與門組成,發(fā)光二極管的VF=2.0 V,額定電流為20 MA,而在本次設(shè)計的尾燈狀態(tài)顯示電路中,用與門灌電流點亮發(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)計內(nèi)容及要求的分析,可以得到如圖2所示的汽車尾燈控制器電路原理圖。