單片機課程設(shè)計：汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)

1、單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計專業(yè)：自動控制班級:控093姓名:古月學(xué)號:2009020202指導(dǎo)教師：評語：平時（40）修改（30）報告（30）總成績交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院Word資料2012年7月1日基于單片機的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)1引言車燈是行車安全的必備件，除了具有照明作用，對行人和其他車輛還具有轉(zhuǎn) 向、剎車等警示作用。汽車轉(zhuǎn)向和故障信號燈是汽車運動方向和車身狀態(tài)的表示 信號，關(guān)系著汽車的安全問題，因此基于單片機的汽車轉(zhuǎn)向燈控制器一直以來都 是汽車電子設(shè)計中的一個十分重要的領(lǐng)域。本設(shè)計是設(shè)計一個單片機控制系統(tǒng)， 在汽車進行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、?？俊⒌管嚨炔僮鲿r，實現(xiàn)對 各種

2、信號指示燈的控制。它主要是對單片機的并行輸入 /輸出口電路的應(yīng)用，通過 I/O 口控制發(fā)光二極管的亮、滅、閃爍，加上一些串口電路、按鍵電路、驅(qū)動電路 來模擬汽車尾燈的功能并在 PC機上顯示此時的汽車行進狀態(tài)。汽車轉(zhuǎn)彎或?？繒r，相應(yīng)的信號燈要發(fā)出閃爍的燈光信號，目前國廣泛使用 電熱式閃光器產(chǎn)生閃光信號。閃爍頻率在50110次/分，但是一般控制在60 95次/分之間。閃光器是通過調(diào)節(jié)鎳鉻絲的拉力和觸點的間隙來滿足頻率要求的， 燈泡功率的大小也會影響閃爍頻率，因此在更換閃光器或燈泡時調(diào)整比較困難。 同時，系統(tǒng)沒有故檢測，駕駛員無法知道車外的轉(zhuǎn)向燈及故障指示燈是否點亮， 從而影響行車安全。到目前為止，

3、我們還沒有發(fā)現(xiàn)能檢測燈絲斷這種故障的有效 方法。針對上述問題，我們用 AT89C51單片機設(shè)計了一套汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)。 用LED產(chǎn)生閃光信號，同時能自動檢測信號燈故障。2設(shè)計方案及原理汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機控制系統(tǒng)電路是由單片機 AT89C51、復(fù)位、時鐘、LED顯 示電路、按鍵電路構(gòu)成等幾部分組成。2.1系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計要求在汽車進行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、停靠、倒車等操作時，實現(xiàn)對各種信號指示燈的控制。根據(jù)設(shè)計要求，制定總體的設(shè)計思想：以單片機AT89C51為核心芯片通過控制LED的顯示來模擬汽車轉(zhuǎn)向燈，即用開關(guān)K1-K6的閉合分別模擬剎車、緊急、停靠、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、倒車操作；用 LED

4、 發(fā)光二極管D1-D8的亮滅顯示來模擬汽車的故障指示燈、左頭燈、右頭燈、左轉(zhuǎn)彎信號燈、右轉(zhuǎn)彎信號燈、左尾燈、右尾燈、倒車燈的顯示情況。轉(zhuǎn)向時，規(guī)定 左右尾燈、左右頭燈儀表板上 2個指示燈相應(yīng)地發(fā)出閃爍信號；應(yīng)急開關(guān)合上時， 6個信號燈都應(yīng)閃爍；汽車剎車時，2個尾燈發(fā)出穩(wěn)定亮信號；如正當(dāng)轉(zhuǎn)向時剎車， 轉(zhuǎn)向時原應(yīng)閃爍的信號仍應(yīng)閃爍。它們都是頻率為1Hz低頻閃爍，在汽車停靠而?？块_關(guān)合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為30Hz的高頻閃爍。任何上述之外的開關(guān)組合，都將出現(xiàn)故障指示燈閃爍，閃爍頻率為30Hz。2.2單片機系統(tǒng)的工作原理2.2.1開關(guān)狀態(tài)檢測開關(guān)狀態(tài)檢測，對AT89C51來說是輸

5、入關(guān)系，可輪流檢測每個開關(guān)狀態(tài)，以 每個開關(guān)的狀態(tài)讓相應(yīng)的發(fā)光二極管指示；也可以一次性檢測六路開關(guān)狀態(tài)，即 用MOVA, P2指令一次性把P2端口的狀態(tài)全部讀入，取低6位的狀態(tài)來指示。2.2.2輸出控制以LED發(fā)光二極管D1-D8來指示，此設(shè)計用指令MOV P1, #111XXXXXB 方法來實現(xiàn)。2.2.3定時器和計數(shù)器信號的控制是定時器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合使用得以實現(xiàn)的結(jié)果。在汽車轉(zhuǎn)彎燈 的控制中主要利用AT89C51單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃 爍的延時和故障檢測，即通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)的，計數(shù)值由程序設(shè)定。設(shè)計中利用定時器/計數(shù)器0,一個軟件計數(shù)器產(chǎn)生低頻（1H

6、z）閃爍功能。利 用定時器/計數(shù)器0來產(chǎn)生為時30ms的定時信號，以實現(xiàn)高頻（30Hz）閃爍功能。2.2.4中斷系統(tǒng)通過C51的軟件編程實現(xiàn)對中斷系統(tǒng)的處理。利用MCS-51系列單片機的可 編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。當(dāng)檢測到操作錯誤，可以利用中斷系統(tǒng)請求 CPU及時處理這些故障，實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時控制，同時操作人員可以利用鍵盤等實現(xiàn)中斷，完成人工介入，實現(xiàn)人機聯(lián)系。224汽車轉(zhuǎn)向燈控制在汽車轉(zhuǎn)彎或應(yīng)急狀態(tài)下，外部信號燈和儀表板它們指示燈的閃爍頻率為1Hz，稱低頻信號。當(dāng)?？块_關(guān)合上時，外部信號燈以30Hz頻率閃爍此時為高頻信號。汽車轉(zhuǎn)彎燈設(shè)計6個按鍵控制信號燈的轉(zhuǎn)向

7、、?？俊?yīng)急等。按鍵安排為：K1鍵為剎車開關(guān)；K2鍵為緊急開關(guān)；K3鍵為停靠開關(guān)；K4鍵為左轉(zhuǎn)彎開關(guān)；K5鍵為 右轉(zhuǎn)彎開關(guān)；K6鍵為倒車開關(guān)。2.3汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.3.1按鍵電路根據(jù)設(shè)計的要求，本設(shè)計選用獨立式鍵盤。其工作原理為，單片機引腳作為 輸入使用，首先置“ 1 ”。當(dāng)鍵沒有被按下時，單片機引腳上為高電平；而當(dāng)鍵被 按下去后，引腳接地，單片機引腳上為低電平。是否有鍵按下，以及被按下的是 哪一個可以通過單片機引腳電平顯示出來。圖1是電路板上按鍵的接法，6個按鍵分別接到P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4和P2.5。對于這種接法，各程序可以采 用不斷查詢的方法，其

8、功能就是：檢測是否有鍵閉合，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵 處理。FEDWBPZJihB PSS'AinFI3A11測駐TEE. =TBC>.- 件施 rw疔ie - 左轄TSE百. 右矗. 他¥"廠=；廠；_| aP3-1ITXE. 口RIH TP p 口 iiTTF3.*Hl raarnPlJSlAiR1 pajfiF黑|£書工亠主|1£工圖1按鍵控制電路2.3.2時鐘電路采用單片機部晶振。如圖2所示，在MCS-51系列單片機部有一個高增益反 向放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳XTAL2。而在芯片外部XTAL1 和XTAL2之

9、間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的 自激振蕩器。外接晶體振蕩器以及電容C6和C7構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器 的反饋回路中，C6和C7的大小會對振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起 振的快速性和溫度特性有一定的影響。圖2時鐘電路233復(fù)位電路上電復(fù)位電路如圖3所示，是利用外部復(fù)位電路實現(xiàn)。振蕩器啟動時間不超過10ms，在加電情況下，可以使單片機復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電 阻與Vcc相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC分電路產(chǎn)生正脈沖來達到復(fù)位的。在按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種簡單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端, 會引起部寄存器錯誤復(fù)位，故可在復(fù)位端引腳上接一個去耦電容C

10、8。A.MT- R9 - 1 _ F' 1 4DC + 1- i=產(chǎn)SEHALE If圖3復(fù)位電路2.3.3 LED顯示電路本設(shè)計通過驅(qū)動芯片ULN2803將AT89C51單片機的P1 口輸出與LED發(fā)光 二極管相連，當(dāng)AT89C51單片機的P1引腳是高電平時，LED不亮，當(dāng)P1引腳 是低電平時，LED亮。但是在汽車轉(zhuǎn)向燈里要根據(jù)汽車方向來控制信號燈，而實 現(xiàn)LED的亮與滅。2.4汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的總電路原理圖汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)總電路原理圖見附錄一。2.5汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示，系統(tǒng)中斷服務(wù)程序流程圖如圖5所示，鍵功能程序流程圖如圖6所示

11、。主程序中完成對汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的初始化工作，判斷是否有鍵被按下，當(dāng)開關(guān)沒有動作時無輸出，調(diào)用延時程序，延時1s，當(dāng)判斷有開關(guān)被按下時，進入中斷。中斷程序主要完成各開關(guān)按下時汽車轉(zhuǎn)向燈信號的相應(yīng)顯示，其中也在 各分支中調(diào)用了延時程序，以使 LED在不同的分支以相應(yīng)的頻率閃爍。原理圖按鍵連線：P2.0=剎車；P2仁緊急；P2.2=?？?；P2.3=左轉(zhuǎn)；P2.4=右轉(zhuǎn)；P2.5=倒車；說明：鍵值是根據(jù)P2的狀態(tài)來確定的例：P2=00111110，表明剎車鍵按下，它的鍵值是 3EH （只看后面六位） 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計程序清單見附錄二所示。圖4汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)主程序流程圖圖開始5系統(tǒng)中斷

12、服務(wù)程序流程圖左 轉(zhuǎn) 緊 急 剎 車左 轉(zhuǎn) 時 剎 車右轉(zhuǎn)緊急剎車右轉(zhuǎn)時剎車故障信號產(chǎn)生各自不同的LED顯示信號結(jié)束圖6汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)鍵功能程序流程圖3總結(jié)3.1心得體會我本次課程設(shè)計的題目為“基于單片機的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)”，選定題目之后我首先去圖書館查閱了相關(guān)資料，又在網(wǎng)上搜集了一些與本次設(shè)計相關(guān)的知識 點，最終按著老師的要求設(shè)計出相關(guān)控制電路和程序。在設(shè)計的過程中也遇到了 很多的問題。首先是在程序的設(shè)計上，由于所控制的分支太多，所以花了很長時 間才整理出程序，在三個不同時間的延時的設(shè)計過程中，由于自己忽略了定時器 選擇的定時模式，導(dǎo)致了延時計算的錯誤，在經(jīng)過同學(xué)指點后多次計算終于實現(xiàn)

13、 了 LED以10Hz和30Hz頻率閃爍；其次在軟件的安裝方面，這次課設(shè)需要用到 Visio畫圖軟件，Proteus、Keil仿真軟件等一系列軟件，因為電腦的問題致使安裝 的時候出現(xiàn)了各種狀況，但在同學(xué)的幫助下最后還是安裝成功；最后就是在仿真 時，由于對軟件環(huán)境不熟悉，不過在請教老師之后最終完成仿真。通過這次課設(shè)，我不僅進一步熟悉掌握了一些常用的軟件，而且對以前所學(xué) 單片機的知識有了更深層次的理解和鞏固，同時跟老師和同學(xué)學(xué)到的很多知識也 使我受益匪淺。3.2仿真結(jié)果在Proteus軟件中，找到所需要的元器件，調(diào)入后，連線，下載程序到AT89C51 芯片中，運行可看到相應(yīng)的信號燈亮或閃爍，具體仿

14、真圖見附錄三。操作說明如 下：（1 ）按K1剎車鍵，D6、D7相應(yīng)信號燈亮；（2 ）按K2緊急鍵，D2、D3、D4、D5、D6、D7相應(yīng)信號燈閃爍；（3 ）按K3?？挎I，D2、D3、 D6、D7閃爍；（4 ）按K4左轉(zhuǎn)彎鍵，D2、D4、D6閃爍；（5 ）按K5右轉(zhuǎn)彎鍵，D3、D5、D7閃爍；（6 ）按K6倒車鍵，D8閃爍；（7）按K1殺I車、K2緊急鍵，D2、D3、D4、D5閃爍；D6、D7亮；（8）按K4左轉(zhuǎn)彎、K1剎車鍵，D2、D4、D7閃爍；D6亮；（9）按K5右轉(zhuǎn)彎、K1剎車鍵，D3、D5、D6閃爍；D7亮；（10 ）按K4左轉(zhuǎn)彎、K1剎車、K2緊急鍵，D2、D3、D4、D5、D7閃爍

15、； D6亮；（11 ）按K5右轉(zhuǎn)彎、K1殺I車、K2緊急鍵，D2、D3、D5、D6、D8閃爍，D7亮。(12 )除上述情況以外的其他操作，D1閃爍。3參考文獻1 瑞林單片機原理及應(yīng)用教程M.北京:北京大學(xué)出版社,2004.2 謝自美電子線路設(shè)計實驗(第二版)M.:華中理工出版社，2000.3 勛.單片機實用教程M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.4 廣弟,朱月秀，王秀山.單片機基礎(chǔ)M.北京:航空航天大學(xué)出版社,2000.5 康華光，大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.:高等教育出版社，1998.徐愛鈞，彭秀華.Keil Cx51 V7.0單片機高級語言編程與卩Vision2應(yīng)用實踐M.北京：

16、電子工業(yè)出版社,2006.頁腳附錄一 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)總電路圖£ AoSA tNEH=o_pEw hn gl-hnEJJlQtKt:£F-L” lwrl. rnn. 匚一 Krin. STS.gTd qXiiUiEdri nFr-iriw*flLaeesQRRa!sn 腱 i<函啊 d 5疋gNd bcmhl rHEnd 口 kV內(nèi)Nd 豎m m-NL盂塁一D S9S * «*db m OWECId 13 口 §as2 sw 岳EdIAVWR u . 1-SOT -Ti<_tMusrx tn Hix/-.£ 二- :.3-25QM

17、S"-:<L附錄二汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計程序清單ORGOOOOHAJMPORGSTART10030HSAMEEQU4EHSTART1:MOVP1,#00H ;無輸入時輸出START:MOVA,P2;讀P2 口數(shù)據(jù)ANL A,#3FH;取用P2 口的低6位數(shù)據(jù)CJNEA,#3FH,SHIY ;對P2 口低6位數(shù)據(jù)進行判斷AJMPSTART1SHIY:MOVSAME,ALCALLYS涎時MOVA,P2;讀P2 口的數(shù)據(jù)ANL A ,#3FH;取用P2 口的低6位數(shù)據(jù)CJNEA,#3FH,SHIY1;對P2 口低6位數(shù)據(jù)進行判斷AJMPSTART1;開關(guān)沒有動作時無輸出SHIY1

18、:CJNEA,SAME,START1CJNEA,#37H,NEXT1;P2.3=0時進入左轉(zhuǎn)彎分支AJMPLEFTNEXT1:CJNEA,#2FH,NEXT2;P2.4=0時進入右轉(zhuǎn)彎分支AJMPRIGHTNEXT2:CJNEA,#3DH,NEXT3;P2.1=0時進入緊急分支AJMPEARGENEXT3:CJNEA,#3EH,NEXT4;P2.0=0時進入剎車分支AJMPBRAKENEXT4:CJNEA,#36H,NEXT5;P2.0=P2.3=0時進入左轉(zhuǎn)彎剎車分支AJMPLEBRNEXT5:CJNEA,#2EH,NEXT6;p2.0=P2.4=0時進入右轉(zhuǎn)彎剎車分支AJMPRIBRNEX

19、T6:CJNEA,#3CH,NEXT7;P2.0=P2.1=0時進入緊急剎車分支AJMPBRERNEXT7:CJNEA,#34H,NEXT8;P2.0=P2.1=P2.3=0 時進入左轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支AJMPLBENEXT8:CJNEA,#2CH,NEXT9;P2.0=P2.1=P2.4=0 時進入右轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支AJMPRBENEXT9:CJNEA,#3BH,NEXT10;P2.2=0時進入停靠分支AJMPSTOPNEXT10:CJNEA,#1FH,NEXT11;p2.5=0時啟動倒車AJMPBACKNEXT11:AJMPERROR；其他情況進入錯誤分支LEFT:MOVP1,#2AH;左轉(zhuǎn)

20、彎分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLAJMPY1sSTARTRIGHT:MOVP1,#54H;右轉(zhuǎn)彎分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTEARGE:MOVP1,#7EH;緊急分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTBRAKE:MOVP1,#60H;剎車分支AJMPSTARTLEBR:MOVP1,#6AH;左轉(zhuǎn)彎剎車分支LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTRIBR:MOVP1,#74H;右轉(zhuǎn)彎剎車分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTBRER:MOVP1,#7EH;緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#60HLCALLY1sAJMPSTARTLBE: MOVP1,#7EH；左轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTRBE:MOVP1,#76H;右轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCA