基于數(shù)字電路的汽車尾燈控制器設(shè)計(jì)

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(gè)指示燈，汽車正常運(yùn)行時(shí)，指示燈全滅；左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮；剎車時(shí)；所有指示燈同時(shí)點(diǎn)亮。用3個(gè)開關(guān)控制指示燈的點(diǎn)亮狀態(tài)，其中2個(gè)是轉(zhuǎn)向控制開關(guān)，1個(gè)是模擬腳踏制動(dòng)(剎車)開關(guān)[1]。而本控制電路具有的功能更加完善，與實(shí)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(shí)，汽車6個(gè)尾燈全滅；(2)當(dāng)汽車向右拐彎時(shí)，汽車右面3個(gè)尾燈從左到右順序亮滅；(3)當(dāng)汽車向左拐彎時(shí)，汽車左面3個(gè)尾燈從右到左順序亮滅[2]；(4)當(dāng)汽車夜間直行時(shí)，汽車左、右兩面3個(gè)尾燈同時(shí)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(shí)，汽車6個(gè)尾燈同時(shí)亮、滅閃爍；(6)當(dāng)汽車剎車時(shí)，汽車6個(gè)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(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器和驅(qū)動(dòng)顯示電路五個(gè)部分組成。
振蕩電路
振蕩電路是由555定時(shí)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(dòng)觸發(fā)器U2B、U2A進(jìn)行循環(huán)計(jì)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(shí)，汽車6個(gè)尾燈同時(shí)亮、滅閃爍。
三進(jìn)制計(jì)數(shù)器
選用雙JK邊沿觸發(fā)器74LS112構(gòu)成三進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)CP接555定時(shí)器的輸出脈沖時(shí)，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(dòng)譯碼器U3B、U3A進(jìn)行譯碼，按模式要求驅(qū)動(dòng)汽車尾燈工作。
譯碼器
選用雙二線-四線譯碼器74LS139進(jìn)行譯碼，其功能是當(dāng)=1時(shí)，Y0Y1Y2Y3=1111；當(dāng)=0，同時(shí)BA=00→01→10→00→…時(shí)，輸出端Y0Y1Y2Y3=0111→1011→1101→0111→…，該輸出信號輸送給驅(qū)動(dòng)顯示電路，使汽車尾燈按模式要求顯示。
驅(qū)動(dòng)顯示電路
汽車尾燈用發(fā)光二極管模擬，尾燈顯示驅(qū)動(dòng)電路的任務(wù)是在控制信號作用下驅(qū)動(dòng)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(gè)四輸入與非門（3塊74LS20）一起構(gòu)成驅(qū)動(dòng)顯示電路。
模式控制電路
模式控制電路主要由四個(gè)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(shí)，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(gè)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(gè)尾燈全滅。
(2)當(dāng)汽車直行向右拐彎時(shí)，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(dòng)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(dòng)L4、L5、L6依次循環(huán)點(diǎn)亮，即汽車右面3個(gè)尾燈從左到右循環(huán)順序亮滅；而左面3個(gè)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(shí)，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(dòng)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(dòng)L1、L2、L3依次循環(huán)點(diǎn)亮，即汽車左面3個(gè)尾燈從右到左循環(huán)順序亮滅；而右面3個(gè)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(shí)，K1、K2、K4接低電平，K3接高電平，汽車左面3個(gè)尾燈與汽車左拐彎時(shí)狀態(tài)一樣從右到左循環(huán)順序亮滅；汽車右面3個(gè)尾燈與汽車右拐彎時(shí)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(gè)尾燈同時(shí)由里向外循環(huán)順序亮滅。如果這時(shí)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(shí)，K1、K2、K3接高電平，K4接振蕩電路的輸出脈沖，這時(shí)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(gè)四輸入與非門倒相，分別驅(qū)動(dòng)汽車6個(gè)尾燈同時(shí)亮、滅閃爍。這時(shí)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(shí)與非門U7B輸出為高電平，鎖住了秒脈沖，致使汽車右面3個(gè)尾燈L4、L5、L6全滅，汽車左面3個(gè)尾燈是同時(shí)亮、滅閃爍和左拐彎時(shí)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(shí)與非門U7A輸出為高電平，鎖住了秒脈沖，致使汽車左面3個(gè)尾燈L1、L2、L3全滅，汽車右面3個(gè)尾燈是同時(shí)亮、滅閃爍和右拐彎時(shí)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(shí)，也能及時(shí)告訴后車司機(jī)知道前車的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。
(6)當(dāng)汽車剎車時(shí)，K3接低電平，則6個(gè)四輸入與非門輸出全為高電平，分別驅(qū)動(dòng)汽車6個(gè)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(yùn)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。