基于數字電路的汽車尾燈控制器設計

余忠君

（臺州學院數學與信息工程學院，臺州 317000）

1 設計要求

汽車在行駛過程中，司機通過汽車燈光來判斷汽車的行駛狀態，根據汽車行駛狀態的不同，汽車的尾燈有4種不同的顯示模式[1]：汽車正向行駛時，車后的6個尾燈全部熄滅；汽車向右轉彎時，右側的3個燈按右循環依次點亮，左側的3個燈熄滅；汽車向左轉彎時，左側的3個燈按左循環依次點亮，右側的3個燈熄滅；汽車臨時剎車時，車后的6個尾燈同時處于閃爍狀態。

2 設計內容分析

（1）本汽車尾燈控制電路由模式控制電路、三進制計數器、譯碼器、顯示驅動電路和尾燈狀態顯示電路5部分組成，其結構框圖如圖1所示。

圖1 汽車尾燈控制器結構框圖

（2）本控制電路的汽車尾燈顯示狀態與汽車的運行狀態關系如表1所示（0表示開關閉合，1表示開關斷開）。

表1 汽車尾燈顯示狀態與汽車運行狀態的關系

（3）由于汽車在向左、右轉彎的時候，與之對應的3個指示燈被循環點亮，汽車的6個指示燈連接到譯碼器的輸出端，通過改變譯碼器的輸出，使譯碼器順序輸出低電平，以此來使指示燈按要求循環點亮，所以可以運用一個三進制計數器來控制譯碼器電路的輸出狀態。其指示燈與開光控制變量K1、K0和計數器的狀態Q1、Q0以及時鐘脈沖CP之間的關系如表2所示（0表示燈熄滅，1表示燈點亮）。

表2 指示燈與開關控制器和計數器狀態以及CP之間的關系

3 電路的整體設計

根據設計內容分析本汽車尾燈控制電路的整體電路圖如圖2所示。

圖2 汽車尾燈控制電路

3.1 三進制計數器

三進制計數器采用雙JK觸發器74F112N構成，當接受到時鐘脈沖CP時，觸發器的輸出端按00→01→10→00……依次循環輸出時鐘脈沖CP，使譯碼器U6進行譯碼操作，按要求對汽車尾燈進行驅動工作。三進制計數器的狀態轉換如表3所示。

表3 三進制計數器狀態轉換

3.2 譯碼器

譯碼器選用3-8線譯碼器74LS138N，其工作原理是當選通端G1為高電平，另外兩個選通端G2A和G2B為低電平時，可以將A、B、C三個地址端的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。

3.3 顯示驅動電路與尾燈狀態顯示電路

顯示驅動電路由6個與非門和6個反相器構成，尾燈狀態顯示電路由6個發光二極管和6個電阻組成。顯示驅動電路的作用是在控制信號的作用下驅動發光二極管的亮滅。當反相器的輸出為低電平的時候，相對應的發光二極管被點亮。

3.4 模式控制電路

譯碼器74LS138N的使能輸入端與U4A相連接，三輸入與非門74AS10M與顯示驅動電路中與非門的一個輸入端相連。

（1）當汽車正向行駛時，U4A輸出低電平使譯碼器U6的輸出端全為高電平，與非門U5A輸出高電平，所以顯示驅動電路的6個與非門輸入全為高電平，輸出端全為低電平，所以6個反相器的輸出端全為高電平，汽車尾燈全部熄滅。

（2）當汽車向右轉彎行駛時，譯碼器U6正常工作，在循環脈沖00→01→10→00→……的驅動下，輸出端Y0、Y1、Y2依次循環輸出低電平，與之相連的與非門U12A、U7A、U8A依次循環輸出高電平，反相器U3、U13、U14依次循環輸出低電平，指示燈DR1、DR2、DR3依次循環點亮，所以汽車右側3個尾燈循環點亮，左側尾燈熄滅。

（3）當汽車向左轉彎行駛時，譯碼器U6正常工作，在循環脈沖00→01→10→00→……的驅動下，輸出端Y4、Y5、Y6依次循環輸出低電平，與之相連的與非門U11A、U10A、U9A依次循環輸出高電平，反相器指示燈U17、U16、U15依次循環輸出低電平，DL1、DL2、DL3依次循環點亮，所以汽車左側的3個尾燈循環點亮，右側尾燈熄滅。

（4）當汽車臨時剎車時，譯碼器U6不工作，輸出端全部為高。時鐘脈沖CP通過顯示驅動電路中的與非門作用到反相器輸出端，6個指示燈在時鐘脈沖CP作用下同時閃爍。此時汽車尾燈同時閃爍。

4 結束語

隨著社會經濟水平和人們生活水平的日益提高，擁有汽車的人越來越多，而汽車的安全性問題成為必不可少的話題，汽車尾燈控制器的好壞對汽車行駛的安全起到至關重要的作用。本設計制作的汽車尾燈控制器結構簡單、功能完善、操作方便，能很大程度上的幫助汽車在行駛過程中提高安全性。