项目8 汽车车灯延时电路
设计任务
汽车车灯延时电路是一种实用的汽车电路。该电路通过开关控制车灯的亮、灭，并在断开开关后，车灯可以延时熄灭，这样继续为车上的人提供一段时间照明，而后自动熄灭。该电路具有实用、便捷的特点，为人们带来极大的便利。
本设计通过NE555芯片实现车灯延时功能，并通过继电器控制电路控制车灯的亮、灭。
总体思路
本设计以NE555芯片为核心，构成人工启动单稳态时基电路，以实现车灯延时功能。车灯与继电器串联，而NE555芯片通过控制继电器闭合、断开来控制车灯的亮、灭。
系统组成
汽车车灯延时电路主要由以下3个模块组成。
直流稳压电源电路：输出12V直流电压。
人工启动单稳态时基电路：利用电容的充/放电，实现延时功能。
继电器控制电路：控制车灯的亮、灭。
模块详解
汽车车灯延时电路如图8-1所示。下面分别对汽车车灯延时电路的各主要模块进行详细介绍。
1.直流稳压电源电路
本设计要求直流稳压电源电路能输出12V直流电压及10mA直流电流，为此，三端稳压器可选择为7812芯片。直流稳压电源电路如图8-2所示。在三端稳压器输入端接入的电解电容C3（1000μF）用于滤波，其旁边并入的电解电容C4（4.7μF）用于进一步滤波。在三端稳压器输出端接入的电解电容C5（4.7μF），用于减小纹波电压，而并入的瓷片电容C6（100nF）用于改善负载的瞬态响应并抑制高频干扰（瓷片电容电感效应很小，可以被忽略，而电解电容的电感效应在高频段比较明显，不能抑制高频干扰）。
图8-1 汽车车灯延时电路
图8-2 直流稳压电源电路
在图8-2中，与7812芯片并联的整流二极管D2、D3用于保护三端稳压器，以避免三端稳压器被反向感生电压击穿。与7812芯片并联的LED（D4）用于指示直流稳压电源电路工作情况。
在Proteus中，对直流稳压电源电路进行仿真，如图8-3所示。
图8-3 直流稳压电源电路仿真
由图8-3可以看出，直流稳压电源电路的输出电压约为+3.77V，而且没有明显波动的情况，符合此电路的设计要求。
2.人工启动单稳态时基电路
人工启动单稳态时基电路是本设计的核心电路，如图8-4所示。平时，电容C1充满电荷，NE555芯片的6引脚为高电平，而NE555芯片的3引脚为低电平，人工启动单稳态时基电路处于稳态。
图8-4 人工启动单稳态时基电路
当闭合开关S1时，电容C1两端被短接，NE555芯片的2引脚为低电平，NE555芯片的3引脚为高电平，人工启动单稳态时基电路进入暂态。
当断开开关S1时，由于电容C1两端电压不能突变，NE555芯片的2引脚仍保持低电平，NE555芯片的3引脚的状态不变，仍为高电平。此时，电源通过电阻R1向电容C1充电，C1两端电压不断升高。当C1两端电压上升到2/3VCC时，人工启动单稳态时基电路恢复到原来的稳态，NE555芯片的3引脚为低电平。
由上述分析可知，人工启动单稳态时基电路的延时时间主要由电阻R1和电容C1决定，与本电路其他参数无关，从而保证了其延时时间的精度。其延时时间可表述为
在本电路中，选取R1为100kΩ，C1为10μF，根据式（8-1），车灯的延时时间为1.1s。在实际使用过程中，可根据用户需求改变R1及C1，以调节车灯的延迟时间。
在Proteus中，对由NE555芯片构成的人工启动单稳态时基电路进行仿真，闭合开关S1，查看NE555芯片的输出电压，如图8-5所示。
图8-5 NE555人工启动时基电路仿真
由电压探针的探测结果可知，在开关S1闭合时，NE555芯片的输出电压可以达到+3.60V左右。本设计的继电器开启电压为2V，只有继电器接入的电压高于2V时，其铁芯才会被吸合。
3.继电器控制电路
本设计选择2V继电器，继电器与车灯串联，从而控制车灯的亮、灭。当NE555芯片的3引脚为低电平时，继电器断开，车灯处于熄灭状态。当NE555芯片的3引脚为高电平时，继电器闭合，车灯亮起。换言之，继电器控制电路就是车灯的驱动电路，如图8-6所示。
在Proteus中，对继电器控制电路进行仿真，如图8-7所示。
由仿真结果可知，所设计的继电器控制电路基本可以完成工作。
图8-6 继电器控制电路
图8-7 继电器控制电路仿真
总体电路仿真（见图8-8）
图8-8 总体电路仿真
电路板布线图（见图8-9）
图8-9 电路板布线图
实物照片（见图8-10）
图8-10 实物照片
思考与练习
（1）哪些参数决定车灯的延时时间？
答：车灯的延时时间主要靠电阻R1和电容C1决定，与其他参数无关。
（2）本设计使用了人工启动单稳态时基电路，除此之外，还可以用什么方法启动单稳态时基电路？
答：还可以用脉冲信号启动单稳态时基电路。
（3）NE555芯片构成的人工启动单稳态时基电路除了用于延时外，还可以用在哪些方面？
答：NE555芯片构成的人工启动单稳态时基电路还可用于调光、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，NE555芯片构成的人工启动单稳态时基电路可以构成脉冲振荡电路、单稳态电路、双稳态电路和脉冲调制电路，并应用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。
特别提醒
（1）注意汽车车灯延时电路与电源正、负极的正确连接。如果把汽车车灯延时电路与电源正、负极接反，则会使电解电容爆炸。
（2）在绘制PCB时，要留出接地点，以便于后续测试。