Proteus仿真NE555汽车尾灯控制电路实验

ID:443577 · 发表于 2020-7-1 13:32

基于555多谐振荡器的汽车尾灯控制
仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

工程方案

1.1方案一

汽车尾灯控制电路主要由D触发器逻辑电路，左、右转控制电路、刹车控制电路构成。首先将脉冲信号CLK提供给D触发器逻辑电路。用三片D触发器设计一个逻辑电路可以产生001、010、100的循环信号。将此信号作为左转、右转的原始信号。设置左、右转控制开关。通过开关的控制将左转、右转的原始信号通过逻辑电路分别输出到左、右的三个汽车尾灯上。这部分电路起电路分拣的作用。设置刹车控制开关将脉冲信号CLK提供给刹车控制电路。当开关置为刹车信号时，分拣之后的信号通过逻辑电路实现刹车时所有指示灯随着时钟信号CLK全部闪烁的功能。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。

图1 方案一原理框图

1.2方案二

汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示、驱动电路构成。

由于汽车左、右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯要求点亮。设置两个可控制开关，可产生00、01、10、11四中状态。开关置为00时，表示汽车处于正常运行状态。开关置为01时，表示汽车处于右转弯状态。开关置为10时，表示汽车处于左转弯状态。开关置为11时，表示汽车处于刹车状态。其次，设计电路实现所需达到的功能。三进制计数器可用两片D触发器构成。译码电路可用3线—8线译码器74LS138和6个与非门构成。显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成。

图2 方案二的原理框图

最终决定用方案二

2．电路设计

2.1时钟脉冲电路

555多协振荡器的工作原理：电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7(R1+R2)C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈0.7R2C。因此，振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比D，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。[1]多谐振动器利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。常用作方波发生器。多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。

图3 555多协振荡器工作原理图

在此电路中，当接通电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C1通过R10和T放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期 T=(R9+2R10) C1 Ln2≈0.7（R9+2R10）C1[2]，时钟脉冲电路如图4所示

图4 时钟脉冲电路

2.2 开关控制电路

开关控制电路中左边的开关为开关A，右边的开关为开关B，电路通过控制开关A、B的断开和闭合，实现正常行驶，左转弯，右转弯，刹车四种状态。

AB置为00状态时，表示汽车处于正常运行的状态。

AB置为01状态时，表示汽车处于右转弯的状态。

AB置为10状态时，表示汽车处于左转弯的状态。

AB置为11状态时，表示汽车处于刹车的状态。

图5 开关控制电路

74LS136为2输入端异或门，引脚图如下：

图6 74ls136管脚示意图

功能表如下表1

表1 74ls13功能图

74LS00为2输入端与非门（正逻辑），74ls00 是常用的2输入四与非门集成电路，他的作用很简单顾名思义就是实现一个与非门。引脚图如下：

图7 74ls00管脚示意图

74LS10为3输入端与非门（正逻辑），电源电压=5V。引脚图如下：

图8 74ls10管脚示意图

74LS04为反相器，引脚图如下：

图9 74ls04管脚示意图

2.3 三进制计数器电路

图10 三进制计数器原理框图

表2 三进制计数器状态表

图11 三进制计数器状态转换图

74LS76集成电路为双JK触发器，其管脚图如下图所示。其中J、K为触发器的输入端，Q、Q（－）为两个输出端，S（－）D为置“1”端，R（－）D为置“0”端，CP为时钟输入端。本设计采用一片双JK触发器74LS76即可，结构简单，成本低，实现稳定。[3]

图12 74ls76管脚示意图

2.4 译码、显示驱动电路

图13 译码、显示驱动电路

其显示驱动由6个发光二极管和6个反向器构成。译码电路由3线-8译码器74LS138和6个与非门（74LS00）构成。74LS138的三个输入端A、B、C分别接Q0、Q1、S1，而Q0、Q1是三进制计数器的输出端，当S1=0，使能信号A=G=1，计数器的状态为00、01、10时，74LS138对应的输出端Y0、Y1、Y2依次为0有效（Y3、Y4、Y5信号为“1”无效），即反向器G1-G3的输出端也依次为0，故指示灯U25、U24、U22按顺序点亮示意汽车左转弯。若上述条件不变，而S1=1，则74LS138对应的输出端Y4、Y5、Y6依次为0有效，即反向器G4-G6的输出端依次为0，故指示灯U27、U26、U23按顺序点亮示意汽车右转弯。当G=0，A=1时，74LS138的输入端全为1，G1-G6的输出端也全为1，指示灯全灭。当G=0，A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。

2.5总电路图以及正常仿真图

图14 总电路图

图15 正常行驶仿真结果

3 PCB板的绘制

3.1元器件的封装

Proteus是一款电子设计用的专业软件，利用该软件我们可以自动生成电路板的印刷图，以便我们制作相关的电子作品，但是，用Proteus自动生成电路印刷板的PCB图时需要在我们的电路原理图中的每一个元件都绑定一个封装，这样，Proteus才能完成自动接线。[4]然而，Proteus的许多电路原件都是没有绑定封装的，这就需要我们手动去给绑定一个封装了。