基于PROTEUS的汽車尾燈控制系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：利用Proteus軟件設(shè)計了一種汽車尾燈控制系統(tǒng)。采用555定時器產(chǎn)生時鐘信號，用JK觸發(fā)器進行計數(shù)，譯碼器74HC138進行譯碼，利用發(fā)光二極管顯示尾燈的狀態(tài)。完成了整體電路的設(shè)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(tài)時能夠按設(shè)計要求正常顯示。最后制成成品。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉、使用方便等特點，有一定的實際應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：汽車尾燈；Proteus；觸發(fā)器；譯碼器；555定時器

    隨著社會的不斷發(fā)展進步，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)器生成三進制計數(shù)器和尾燈的閃爍。用JK觸發(fā)器進行計數(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?？刂茽顟B(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。控制狀態(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。

3 實驗結(jié)果及性能分析
    為了驗證所設(shè)計的控制器的有效性，在PROTEUS中搭建了該控制電路的模型圖，并對電路進行了仿真，對汽車的各種可能狀態(tài)下尾燈的狀態(tài)進行了驗證[8—9]。圖3為汽車正常行駛狀態(tài)下尾燈狀態(tài)；圖4為汽車左轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈狀態(tài)；圖5為汽車右轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈狀態(tài)；圖6為汽車剎車時尾燈狀態(tài)。汽車正常行駛狀態(tài)下尾燈的為全滅狀態(tài)，汽車左轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈為左循環(huán)閃爍狀態(tài)，汽車右轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)下尾燈的閃爍狀態(tài)，汽車剎車狀態(tài)下尾燈為閃爍狀態(tài)，所設(shè)計的控制器符合要求。將所設(shè)計的系統(tǒng)加載到EPLD器件EPM7128LC84-15驗證功能正確。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉、使用方便等特點。

4 結(jié)束語
    基于Proteus軟件設(shè)計了汽車尾燈控制系統(tǒng)?？梢詼p少交通事故隱患，提高尾燈電路的使用壽命。通過Proteus軟件對電路進行了仿真，汽車尾燈在正常行駛、左拐彎、右拐彎和臨時剎車等狀態(tài)時能夠按設(shè)計要求正常顯示。根據(jù)設(shè)計電路制作硬件電路，其功能正確。具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作方便、成本低等優(yōu)點。