基于PROTEUS的汽車尾燈控制系統的設計

摘要：利用Proteus軟件設計了一種汽車尾燈控制系統。采用555定時器產生時鐘信號，用JK觸發器進行計數，譯碼器74HC138進行譯碼，利用發光二極管顯示尾燈的狀態。完成了整體電路的設計。并在Proteus軟件中對電路進行仿真，汽車尾燈在正常行駛、左拐彎、右拐彎和臨時剎車等狀態時能夠按設計要求正常顯示。最后制成成品。該系統具有結構簡單，價格低廉、使用方便等特點，有一定的實際應用價值。
關鍵詞：汽車尾燈；Proteus；觸發器；譯碼器；555定時器

隨著社會的不斷發展進步，汽車使用越來越多，然而隨著汽車數量的急劇增加，道路安全就愈發引起人們的關注。而汽車尾燈控制系統對于汽車的安全行駛起著至關重要的作用。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，汽車尾燈控制系統給大家帶來了方便。汽車尾燈控制器是隨著汽車智能化技術發展而迅速發展起來的，隨著電子技術的發展，對于汽車的控制電路，已經從過去的全人工開關發展到智能控制。探究一套既快又可靠，更加合理的設計方法，進行高性能汽車尾燈控制系統的設計研究，具有非常深遠的實際意義。
Proteus是一種功能強大的電子電路仿真軟件，該軟件提供了龐大的元件數據庫和種類齊全的虛擬測試儀器表，可以方便的進行原理電路設計和電路功能測試。本文利用Proteus軟件設計了一種汽車尾燈控制系統，完成電路的設計、仿真分析、仿真器件測試等。仿真功能正確后，制作了成品，具有結構簡單，價格低廉、使用方便等特點。

1 系統設計方案
汽車尾燈控制系統的結構框圖如圖1所示。整個電路由振蕩電路、開關控制電路、三進制計數電路、譯碼電路、顯示驅動電路、尾燈狀態顯示六部分組成。通過555定時器構成的多諧振蕩器產生頻率為1 Hz的脈沖信號，該脈沖信號用于提供給JK觸發器生成三進制計數器和尾燈的閃爍。用JK觸發器進行計數，控制部分采用輕觸開關SW與上拉電阻實現，譯碼和顯示驅動部分由譯碼器74HC138來實現，尾燈狀態顯示電路可由6個發光二極管和6個與門組成。

2 控制系統的設計
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，所以我們在設計的時候是采用的555定時器產生的一個脈沖，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生。
2．2 開關控制電路
此部分電路設計采用輕觸開關SW與上拉電阻實現，當SW沒有按下時輸出高電平。當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RC為抖動時間的2～3倍進行選擇。
2．3 譯碼與顯示驅動電路
譯碼與顯示驅動電路的功能是：在開關控制電路輸出和三進制計數器狀態的作用下，通過3—8譯碼器74HC138控制4種狀態：汽車正常行駛，汽車右轉彎行駛，汽車左轉彎行駛，汽車臨時剎車。
汽車正常行駛狀態狀態下，SW1、SW2、SW3均沒有按下，控制狀態為111。汽車正常行駛狀態時顯示部分左右兩側的指示燈處于熄滅狀態：主要通過74HC138的使能端就可以實現。當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。
汽車左轉彎行駛狀態下，SW1鍵按下、SW2、SW3均沒有按下。控制狀態為011。汽車左轉彎行駛時顯示部分左側的指示燈按左循環點亮；
汽車右轉彎行駛狀態下，SW2鍵按下、SW2、SW1均沒有按下。控制狀態為101。汽車右轉彎行駛時顯示部分右側的指示燈按右循環點亮。
汽車臨時剎車狀態下，SW3鍵按下，SW2、SW1均沒有按下，控制狀態為110。該狀態要求顯示部分實現閃爍顯示，也就是間接的將時鐘信號輸入在顯示電路，可以通過SW3信號作為一個開關信號來控制顯示部分時鐘信號的輸入。當SW3按鍵按下以后，SW3為低電平，這里就需要設計電路實現當SW3為低時將時鐘信號輸入，當SW3為高電平時時鐘信號阻斷。分析可知可以用或門實現。
2．4 尾燈狀態顯示電路
尾燈狀態顯示電路可由6個發光二極管和6個與門組成，發光二極管的VF=2．0 V，額定電流為20 MA，而在本次設計的尾燈狀態顯示電路中，用與門灌電流點亮發光二極管。一般CMOS的灌電流為40 MA，比發光二極管的額定電流高，此時需要給發光二極管進行限流，以保證發光二極管不被燒壞，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
根據以上所述的設計內容及要求的分析，可以得到如圖2所示的汽車尾燈控制器電路原理圖。