Proteus仿真NE555汽車尾燈控制電路實驗

ID:443577 · 發表于 2020-7-1 13:32

基于555多諧振蕩器的汽車尾燈控制
仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

工程方案

1.1方案一

汽車尾燈控制電路主要由D觸發器邏輯電路，左、右轉控制電路、剎車控制電路構成。首先將脈沖信號CLK提供給D觸發器邏輯電路。用三片D觸發器設計一個邏輯電路可以產生001、010、100的循環信號。將此信號作為左轉、右轉的原始信號。設置左、右轉控制開關。通過開關的控制將左轉、右轉的原始信號通過邏輯電路分別輸出到左、右的三個汽車尾燈上。這部分電路起電路分揀的作用。設置剎車控制開關將脈沖信號CLK提供給剎車控制電路。當開關置為剎車信號時，分揀之后的信號通過邏輯電路實現剎車時所有指示燈隨著時鐘信號CLK全部閃爍的功能。最終得到的信號即可輸出到發光二極管上，實現所需功能。

圖1 方案一原理框圖

1.2方案二

汽車尾燈控制電路主要由開關控制電路，三進制計數器，譯碼電路，顯示、驅動電路構成。

由于汽車左、右轉彎時，三個指示燈循環點亮，所以用三進制計數器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈要求點亮。設置兩個可控制開關，可產生00、01、10、11四中狀態。開關置為00時，表示汽車處于正常運行狀態。開關置為01時，表示汽車處于右轉彎狀態。開關置為10時，表示汽車處于左轉彎狀態。開關置為11時，表示汽車處于剎車狀態。其次，設計電路實現所需達到的功能。三進制計數器可用兩片D觸發器構成。譯碼電路可用3線—8線譯碼器74LS138和6個與非門構成。顯示、驅動電路由6個發光二極管和6個反相器構成。

圖2 方案二的原理框圖

最終決定用方案二

2．電路設計

2.1時鐘脈沖電路

555多協振蕩器的工作原理：電路接通電源的瞬間，由于電容C來不及充電，Vc=0v，輸出Vo為高電平。同時，集電極輸出端（7腳）對地斷開，電源Vcc對電容C充電，電路進入暫穩態，此后，電路周而復始地產生周期性的輸出脈沖。多諧振蕩器兩個暫穩態的維持時間取決于RC充、放電回路的參數。暫穩態Ⅰ的維持時間，即輸出Vo的正向脈沖寬度T1≈0.7(R1+R2)C；暫穩態Ⅱ的維持時間，即輸出Vo的負向脈沖寬度T2≈0.7R2C。因此，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振蕩頻率f=1/T。正向脈沖寬度T1與振蕩周期T之比稱矩形波的占空比D，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，則D≈1/2，即輸出信號的正負向脈沖寬度相等的矩形波（方波）。[1]多諧振動器利用深度正反饋，通過阻容耦合使兩個電子器件交替導通與截止，從而自激產生方波輸出的振蕩器。常用作方波發生器。多諧振蕩器是一種能產生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發生器。多諧振蕩器沒有穩態，只有兩個暫穩態。在工作時，電路的狀態在這兩個暫穩態之間自動地交替變換，由此產生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。

圖3 555多協振蕩器工作原理圖

在此電路中，當接通電源后，電容C1被充電，Vc上升，當Vc上升到2/3Vcc時，觸發器被復位，此時Vo為低電平，電容C1通過R10和T放電，使Vc下降。當Vc下降到1/3Vcc時，觸發器又被復位，Vo翻轉為高電平。周期 T=(R9+2R10) C1 Ln2≈0.7（R9+2R10）C1[2]，時鐘脈沖電路如圖4所示

圖4 時鐘脈沖電路

2.2 開關控制電路

開關控制電路中左邊的開關為開關A，右邊的開關為開關B，電路通過控制開關A、B的斷開和閉合，實現正常行駛，左轉彎，右轉彎，剎車四種狀態。

AB置為00狀態時，表示汽車處于正常運行的狀態。

AB置為01狀態時，表示汽車處于右轉彎的狀態。

AB置為10狀態時，表示汽車處于左轉彎的狀態。

AB置為11狀態時，表示汽車處于剎車的狀態。

圖5 開關控制電路

74LS136為2輸入端異或門，引腳圖如下：

圖6 74ls136管腳示意圖

功能表如下表1

表1 74ls13功能圖

74LS00為2輸入端與非門（正邏輯），74ls00 是常用的2輸入四與非門集成電路，他的作用很簡單顧名思義就是實現一個與非門。引腳圖如下：

圖7 74ls00管腳示意圖

74LS10為3輸入端與非門（正邏輯），電源電壓=5V。引腳圖如下：

圖8 74ls10管腳示意圖

74LS04為反相器，引腳圖如下：

圖9 74ls04管腳示意圖

2.3 三進制計數器電路

圖10 三進制計數器原理框圖

表2 三進制計數器狀態表

圖11 三進制計數器狀態轉換圖

74LS76集成電路為雙JK觸發器，其管腳圖如下圖所示。其中J、K為觸發器的輸入端，Q、Q（－）為兩個輸出端，S（－）D為置“1”端，R（－）D為置“0”端，CP為時鐘輸入端。本設計采用一片雙JK觸發器74LS76即可，結構簡單，成本低，實現穩定。[3]

圖12 74ls76管腳示意圖

2.4 譯碼、顯示驅動電路

圖13 譯碼、顯示驅動電路

其顯示驅動由6個發光二極管和6個反向器構成。譯碼電路由3線-8譯碼器74LS138和6個與非門（74LS00）構成。74LS138的三個輸入端A、B、C分別接Q0、Q1、S1，而Q0、Q1是三進制計數器的輸出端，當S1=0，使能信號A=G=1，計數器的狀態為00、01、10時，74LS138對應的輸出端Y0、Y1、Y2依次為0有效（Y3、Y4、Y5信號為“1”無效），即反向器G1-G3的輸出端也依次為0，故指示燈U25、U24、U22按順序點亮示意汽車左轉彎。若上述條件不變，而S1=1，則74LS138對應的輸出端Y4、Y5、Y6依次為0有效，即反向器G4-G6的輸出端依次為0，故指示燈U27、U26、U23按順序點亮示意汽車右轉彎。當G=0，A=1時，74LS138的輸入端全為1，G1-G6的輸出端也全為1，指示燈全滅。當G=0，A=CP時，指示燈隨CP的頻率閃爍。

2.5總電路圖以及正常仿真圖

圖14 總電路圖

圖15 正常行駛仿真結果

3 PCB板的繪制

3.1元器件的封裝

Proteus是一款電子設計用的專業軟件，利用該軟件我們可以自動生成電路板的印刷圖，以便我們制作相關的電子作品，但是，用Proteus自動生成電路印刷板的PCB圖時需要在我們的電路原理圖中的每一個元件都綁定一個封裝，這樣，Proteus才能完成自動接線。[4]然而，Proteus的許多電路原件都是沒有綁定封裝的，這就需要我們手動去給綁定一個封裝了。