基于數(shù)字電路的汽車尾燈控制器設(shè)計

功能指標(biāo)
一般汽車尾燈控制電路具有這樣的功能：汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈，汽車正常運行時，指示燈全滅；左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個指示燈按左循環(huán)順序點亮；右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3個指示燈按右循環(huán)順序點亮；剎車時；所有指示燈同時點亮。用3個開關(guān)控制指示燈的點亮狀態(tài)，其中2個是轉(zhuǎn)向控制開關(guān)，1個是模擬腳踏制動(剎車)開關(guān)[1]。而本控制電路具有的功能更加完善，與實際汽車尾燈顯示狀態(tài)更加接近，具體是：(1)當(dāng)汽車正常直行時，汽車6個尾燈全滅；(2)當(dāng)汽車向右拐彎時，汽車右面3個尾燈從左到右順序亮滅；(3)當(dāng)汽車向左拐彎時，汽車左面3個尾燈從右到左順序亮滅[2]；(4)當(dāng)汽車夜間直行時，汽車左、右兩面3個尾燈同時由里向外順序亮滅；(5)當(dāng)汽車雨天、霧天或遇緊急情況直行時，汽車6個尾燈同時亮、滅閃爍；(6)當(dāng)汽車剎車時，汽車6個尾燈全亮。
電路組成和工作原理
本汽車尾燈控制器如圖1所示，它由模式控制電路、振蕩電路、三進制計數(shù)器、譯碼器和驅(qū)動顯示電路五個部分組成。
振蕩電路
振蕩電路是由555定時器和外接元件R1、R2、C1、C2構(gòu)成的多諧振蕩器。輸出脈沖的頻率為：f≈1.43/[(R1+2R2)C1]≈1Hz，即1秒[3]。輸出的脈沖一路驅(qū)動觸發(fā)器U2B、U2A進行循環(huán)計數(shù)；另一路送到模式控制電路，使汽車在雨天、霧天或遇緊急情況直行時，汽車6個尾燈同時亮、滅閃爍。
三進制計數(shù)器
選用雙JK邊沿觸發(fā)器74LS112構(gòu)成三進制同步加法計數(shù)器。當(dāng)CP接555定時器的輸出脈沖時，觸發(fā)器U2B、U2A的輸出端按00→01→10→00→…循環(huán)輸出脈沖，驅(qū)動譯碼器U3B、U3A進行譯碼，按模式要求驅(qū)動汽車尾燈工作。
譯碼器
選用雙二線-四線譯碼器74LS139進行譯碼，其功能是當(dāng)=1時，Y0Y1Y2Y3=1111；當(dāng)=0，同時BA=00→01→10→00→…時，輸出端Y0Y1Y2Y3=0111→1011→1101→0111→…，該輸出信號輸送給驅(qū)動顯示電路，使汽車尾燈按模式要求顯示。
驅(qū)動顯示電路
汽車尾燈用發(fā)光二極管模擬，尾燈顯示驅(qū)動電路的任務(wù)是在控制信號作用下驅(qū)動發(fā)光二極管的亮和滅。6只發(fā)光二極管分為左右兩組，分別經(jīng)過200Ω的限流電阻后接地，它們與6個四輸入與非門（3塊74LS20）一起構(gòu)成驅(qū)動顯示電路。
模式控制電路
模式控制電路主要由四個開關(guān)K1、K2、K3、K4和與非門U7A、U7B組成。
(1)當(dāng)汽車正常直行時，開關(guān)K1、K2、K3接高電平，K4接低電平，K1、K2的高電平使譯碼器U3A、U3B的所有輸出端為高電平；K4的低電平使與非門U7A、U7B輸出高電平，這樣6個四輸入與非門的所有輸入端全部為高電平，輸出端全部為低電平，則汽車6個尾燈全滅。
(2)當(dāng)汽車直行向右拐彎時，K2、K4接低電平，K1、K3接高電平，譯碼器U3B正常譯碼，在U2B、U2A輸出00→01→10→00→…循環(huán)脈沖驅(qū)動下，輸出端Y0、Y1、Y2依次循環(huán)輸出低電平，通過與非門U5B、U6A、U6B依次循環(huán)輸出高電平驅(qū)動L4、L5、L6依次循環(huán)點亮，即汽車右面3個尾燈從左到右循環(huán)順序亮滅；而左面3個尾燈與直行狀態(tài)一樣處于滅狀態(tài)。
(3)當(dāng)汽車直行向左拐彎時，K1、K4接低電平，K2、K3接高電平，譯碼器U3A正常譯碼，在U2B、U2A輸出00→01→10→00→…循環(huán)脈沖驅(qū)動下，輸出端Y0、Y1、Y2依次循環(huán)輸出低電平，通過與非門U5A、U4A、U4B依次循環(huán)輸出高電平驅(qū)動L1、L2、L3依次循環(huán)點亮，即汽車左面3個尾燈從右到左循環(huán)順序亮滅；而右面3個尾燈與直行狀態(tài)一樣處于滅狀態(tài)。
(4)當(dāng)汽車夜間直行時，K1、K2、K4接低電平，K3接高電平，汽車左面3個尾燈與汽車左拐彎時狀態(tài)一樣從右到左循環(huán)順序亮滅；汽車右面3個尾燈與汽車右拐彎時狀態(tài)一樣從左到右循環(huán)順序亮滅，即汽車左、右兩面3個尾燈同時由里向外循環(huán)順序亮滅。如果這時左拐彎，則把K2接高電平；如果右拐彎，則把K1接高電平即可。
(5)當(dāng)汽車雨天、霧天或遇緊急情況直行時，K1、K2、K3接高電平，K4接振蕩電路的輸出脈沖，這時譯碼器U3A、U3B不譯碼，輸出全為高電平，而秒脈沖經(jīng)與非門U7A、U7B倒相后再經(jīng)6個四輸入與非門倒相，分別驅(qū)動汽車6個尾燈同時亮、滅閃爍。這時如果汽車左拐彎，即把K1接低電平，其它開關(guān)狀態(tài)不變，這時與非門U7B輸出為高電平，鎖住了秒脈沖，致使汽車右面3個尾燈L4、L5、L6全滅，汽車左面3個尾燈是同時亮、滅閃爍和左拐彎時從右到左循環(huán)順序亮滅的疊加；如果汽車右拐彎，則把K2接低電平，其它開關(guān)狀態(tài)不變，這時與非門U7A輸出為高電平，鎖住了秒脈沖，致使汽車左面3個尾燈L1、L2、L3全滅，汽車右面3個尾燈是同時亮、滅閃爍和右拐彎時從左到右循環(huán)順序亮滅的疊加。這樣盡管在緊急狀態(tài)行駛時，也能及時告訴后車司機知道前車的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。
(6)當(dāng)汽車剎車時，K3接低電平，則6個四輸入與非門輸出全為高電平，分別驅(qū)動汽車6個尾燈全亮。
結(jié)語
隨著人們生活水平的不斷提高，越來越多的家庭擁有了汽車，這給人們的出行帶來了方便。汽車尾燈的主要作用是顯示汽車的運行狀態(tài)，汽車尾燈控制器的好壞將直接影響汽車尾燈功能的發(fā)揮，因而倍受人們的關(guān)注，而本汽車尾燈控制器電路結(jié)構(gòu)簡單，控制原理清晰，功能比較完善，容易制作，希望能得到汽車行業(yè)的關(guān)注。