一种汽车尾灯指示信息装置的制作方法

本发明涉及汽车信号灯技术领域，尤其是一种汽车尾灯指示信息装置。

背景技术：

在光源的发展史上，出现过热光源(白炽灯)、气体放电灯(钠灯，氙灯等)以及半导体光源(LED)，而随着技术的发展，大众照明光源已逐步被LED光源所取代，白炽灯和气体放电灯则还应用于一些特殊场合。

关于汽车尾灯，市场上大部分汽车尾灯依旧采用白炽灯或气体放电灯来用作汽车尾灯光源，这两种光源都以灯泡的形式投入使用；汽车尾灯由于实用性和局限性往往只采用一个灯泡作为光源，而采用一个光源作为信号灯，想要传递信号则只能通过灯泡的亮，灭或闪烁来表达；因此一个灯所能传递的信息量很小，有很多信息是表达不出来的。再者，白炽灯和气体放电灯还有一些缺点，尤其是都需要工作在高压状态。

白炽灯：白炽灯是热辐射光源，其95％的能量都用来发热了，只有5％用在了发光上面，这已经不是一个照明光源所需要的指标；又因为其95％的能量都用来发热了，所以一个白炽灯在工作室的温度是很高的，这不仅是一种浪费，还是一种潜在的安全隐患。比如使用白炽灯作为汽车上作为汽车尾灯，在尾灯那块小小的地方上，需要高压，还要散热，散热不当就会引发安全隐患。

气体放电灯：气体放电灯虽然具有高亮度的特点，但其缺点也是不可避免的，需要高压，而这一点在机动车上不易实现，会给汽车的能源系统带来额外的负担。

相比之下，LED更适合汽车尾灯。它具有以下特点：发光效率高，耗电量少，功耗低，使用寿命长，安全可靠性强，有利于环保，低压驱动，外形尺寸灵活。

所以使用LED来制作汽车尾灯已经成为了一种必然趋势，它有着其他光源所不具备也不可取代的很多优势。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种汽车尾灯指示信息装置，既能避免能源浪费，又方便被设计的汽车控制电路控制。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车尾灯指示信息装置，包括：单片机、时钟振荡电路、上电复位电路、模拟控制电路、行驱动器、列驱动器、16×8雾灯和倒车信号点阵显示屏、16×24转向信号点阵显示屏、16×8刹车信号点阵显示屏；将16×24转向信号点阵显示屏的阳极与列驱动器相连，阴极与行驱动器相连；单片机分别与时钟振荡电路、上电复位电路、模拟控制电路、行驱动器、列驱动器、16×8雾灯和倒车信号点阵显示屏、16×8刹车信号点阵显示屏相连。

优选的，列驱动器选用寄存器74HC595。

优选的，模拟控制电路采用四个按钮来模拟直行、左转、右转和倒车四个信号；行驱动器电路选择74HC154芯片，在其每个输出端口后连接三极管来进行电流放大；列驱动器选用三片74LS595来驱动；两块LED显示屏组成为一个整体用以显示三部分信号，最左侧和最右侧两块16×8的点阵直接由单片机进行驱动，中间的16×24的点阵由行驱动器和列驱动器来驱动，用以显示行驶信号，所有的LED点阵只有当阳极为高电平且阴极为低电平时方可点亮对应位置的LED。

优选的，单片机到列驱动器的数据传输采用串行方式。

本发明的有益效果为：本发明信号为图形，表达多样化，含义明了，便于识别，保障了车辆和行人的安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的LED点阵结构示意图。

图3为本发明的LED点阵功能分区示意图。

图4为本发明的左转信号图案示意图。

图5为本发明的右转信号图案示意图。

图6为本发明的倒车信号图案示意图。

图7为本发明的直行信号图案示意图。

具体实施方式

如图1所示，从结构上来说，汽车尾灯由车身灯(区域1)和尾箱盖灯(区域2)两部分组成，两部分均由LED点阵组成，汽车尾灯指示信号由两套LED点阵复合显示。

如图2-7所示，从颜色分布上来说，汽车尾灯由三个部分组成。其中，区域1主要由16×8红色LED灯填充，用作刹车灯，在汽车刹车时点亮以传递信息给后方车辆，提醒后方车辆进行减速或停车；区域2主要由16×24黄色LED灯填充，用作转向灯，提醒行人及车辆及时闪避，其右转、左转、倒车、直行信号图案如图所示；区域3由16×8白色LED灯填充，用作后雾灯、倒车灯，汽车倒车在显示倒车图案时，同时点亮倒车灯。

模拟控制电路采用四个按钮来模拟直行、左转、右转和倒车四个信号；行驱动器电路选择74HC154芯片，在其每个输出端口后连接三极管来进行电流放大；列驱动器选用三片74LS595来驱动；两块LED显示屏组成为一个整体用以显示三部分信号，最左侧和最右侧两块16×8的点阵直接由单片机进行驱动，中间的16×24的点阵由行驱动器和列驱动器来驱动，用以显示行驶信号，所有的LED点阵只有当阳极为高电平且阴极为低电平时方可点亮对应位置的LED。

将汽车尾灯原来的灯泡替换为单片机驱动的LED显示屏用来显示各种信息。相比于单个灯泡，LED则可以组装成点阵LED显示屏，使用单片机来驱动，用来显示各种图案和信息；而且LED还有低压驱动的优点，所以用汽车蓄电池可以轻松驱动，而不需要另外附加升压电路，不会给汽车的能源系统带来负担。

在实际应用中点亮LED的方式有静态驱动显示方式和动态扫描显示方式两种方法。

(1)静态驱动显示方式：

不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。静态点亮LED显示屏的显示方式LED亮度均匀、稳定、清晰等优点，但是静态显示存在很大的缺陷。16x24的点阵共有384个发光二极管，单片机没有这么多的端口，如果采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16x24的点阵需要48个锁存器。在锁存器上花的成本将是一个很大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。

(2)动态扫描显示方式：

动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套驱动器。具体就本发明中使用到的16x24点阵来说，把所有同1列的发光管的阳极连在一起，把所有同1行的发光管的阴极连在一起(共阴极的接法)，先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快(每秒24次以上)，由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。

将16×24的LED转向信号点阵显示屏的阳极与列驱动器相连，而阴极与行驱动器相连，我们通过控制单片机(如AT89C51)驱动行列驱动器，给行相应的高电平，给列低电平，那么相应的LED就会发光，得到我们想要的发光图形。

采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑十分经济。但是，串行传输过程较长，将数据传输给列驱动器时，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样一行的显示过程就可以分解成列数据准备(传输)和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。

为了解决影响显示屏亮度的问题，即数据准备过程和数据显示的时间较长的问题，我们可以采用重叠处理的方法。在本行驱动器在点亮显示屏的同时，我们传送下一行数据，这样就可以解决传输数据时间较长的问题。为了达到重叠处理的目的，我们需要的列驱动器必须要有锁存器的功能，如寄存器74HC595。

列驱动电路由集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。

将3片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过8x3＝24个SCK时钟后便可将其全部移入74HC595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。

行驱动电路由4-16线译码器74LS154与三极管放大电路组成，译码器74LS154的输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，行驱动电路中,把74LS154的E1和E2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分别为0000～1111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。如果一行24点全部点亮，则通过74LS154的电流将达240mA，而实际上，74LS154译码器提供不了足够的吸收电流来同时驱动24个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路输出端与16x24点阵显示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发射极为高电平从而使点阵显示器的对应行也为高电平。

除了用图案来传达信息外，也可以使用汉字来表示，不过用汉字表示对于轿车来说有一个问题，就是轿车的尾灯处面积有限，使用汉字后方车辆可能看不清楚字，这点在公交车等大型车上不是问题。

用LED显示屏取代了原始的汽车尾灯后，新的尾灯可以用于下述方面：

(1)在中国，轿车的基数很大，而在日常生活中，我们在路上经常可以听到剧烈的鸣笛声，究其原因为何，在道路的最右侧车道，许多直行车辆经常会堵住想要右转车辆的路，这就是未能及时传递信息的缘故，所以这些轿车可以改用新型尾灯。

(2)新型尾灯可以用于渣土车等工程用车，这些车在行驶过程中由于载货，质量很大，如果发生事故会造成严重的后果，所以可以装上新型尾灯，用于提示后方车辆保持安全的行车距离，避免事故发生。