基于数字电路的汽车尾灯控制器设计

2018-09-03余忠君

数字通信世界 2018年8期

余忠君

（台州学院数学与信息工程学院，台州 317000）

1 设计要求

汽车在行驶过程中，司机通过汽车灯光来判断汽车的行驶状态，根据汽车行驶状态的不同，汽车的尾灯有4种不同的显示模式[1]：汽车正向行驶时，车后的6个尾灯全部熄灭；汽车向右转弯时，右侧的3个灯按右循环依次点亮，左侧的3个灯熄灭；汽车向左转弯时，左侧的3个灯按左循环依次点亮，右侧的3个灯熄灭；汽车临时刹车时，车后的6个尾灯同时处于闪烁状态。

2 设计内容分析

（1）本汽车尾灯控制电路由模式控制电路、三进制计数器、译码器、显示驱动电路和尾灯状态显示电路5部分组成，其结构框图如图1所示。

图1 汽车尾灯控制器结构框图

（2）本控制电路的汽车尾灯显示状态与汽车的运行状态关系如表1所示（0表示开关闭合，1表示开关断开）。

表1 汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系

（3）由于汽车在向左、右转弯的时候，与之对应的3个指示灯被循环点亮，汽车的6个指示灯连接到译码器的输出端，通过改变译码器的输出，使译码器顺序输出低电平，以此来使指示灯按要求循环点亮，所以可以运用一个三进制计数器来控制译码器电路的输出状态。其指示灯与开光控制变量K1、K0和计数器的状态Q1、Q0以及时钟脉冲CP之间的关系如表2所示（0表示灯熄灭，1表示灯点亮）。

表2 指示灯与开关控制器和计数器状态以及CP之间的关系

3 电路的整体设计

根据设计内容分析本汽车尾灯控制电路的整体电路图如图2所示。

图2 汽车尾灯控制电路

3.1 三进制计数器

三进制计数器采用双JK触发器74F112N构成，当接受到时钟脉冲CP时，触发器的输出端按00→01→10→00……依次循环输出时钟脉冲CP，使译码器U6进行译码操作，按要求对汽车尾灯进行驱动工作。三进制计数器的状态转换如表3所示。

表3 三进制计数器状态转换

3.2 译码器

译码器选用3-8线译码器74LS138N，其工作原理是当选通端G1为高电平，另外两个选通端G2A和G2B为低电平时，可以将A、B、C三个地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

3.3 显示驱动电路与尾灯状态显示电路

显示驱动电路由6个与非门和6个反相器构成，尾灯状态显示电路由6个发光二极管和6个电阻组成。显示驱动电路的作用是在控制信号的作用下驱动发光二极管的亮灭。当反相器的输出为低电平的时候，相对应的发光二极管被点亮。

3.4 模式控制电路

译码器74LS138N的使能输入端与U4A相连接，三输入与非门74AS10M与显示驱动电路中与非门的一个输入端相连。

（1）当汽车正向行驶时，U4A输出低电平使译码器U6的输出端全为高电平，与非门U5A输出高电平，所以显示驱动电路的6个与非门输入全为高电平，输出端全为低电平，所以6个反相器的输出端全为高电平，汽车尾灯全部熄灭。

（2）当汽车向右转弯行驶时，译码器U6正常工作，在循环脉冲00→01→10→00→……的驱动下，输出端Y0、Y1、Y2依次循环输出低电平，与之相连的与非门U12A、U7A、U8A依次循环输出高电平，反相器U3、U13、U14依次循环输出低电平，指示灯DR1、DR2、DR3依次循环点亮，所以汽车右侧3个尾灯循环点亮，左侧尾灯熄灭。

（3）当汽车向左转弯行驶时，译码器U6正常工作，在循环脉冲00→01→10→00→……的驱动下，输出端Y4、Y5、Y6依次循环输出低电平，与之相连的与非门U11A、U10A、U9A依次循环输出高电平，反相器指示灯U17、U16、U15依次循环输出低电平，DL1、DL2、DL3依次循环点亮，所以汽车左侧的3个尾灯循环点亮，右侧尾灯熄灭。

（4）当汽车临时刹车时，译码器U6不工作，输出端全部为高。时钟脉冲CP通过显示驱动电路中的与非门作用到反相器输出端，6个指示灯在时钟脉冲CP作用下同时闪烁。此时汽车尾灯同时闪烁。