基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)

1、 微機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目: 基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 11電信二班 姓 名： 學(xué) 號(hào): 地 點(diǎn)： 時(shí) 間： 指導(dǎo)老師： 摘 要本設(shè)計(jì)主要解決如何更加靈活的汽車尾燈控制器進(jìn)行控制，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)和急剎車信息等。通過(guò)設(shè)計(jì)汽車尾燈顯示控制電路，能很好的綜合運(yùn)用我們所學(xué)到的單片機(jī),C語(yǔ)言,模擬電路知識(shí),熟悉電子電路設(shè)計(jì)的基本方法。有多種方法來(lái)設(shè)計(jì)汽車尾燈控制電路，主要是運(yùn)用單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)用硬件來(lái)設(shè)計(jì)制作一個(gè)16位汽車尾燈顯示控制電路的。它的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，制作方便，容易操作，可反復(fù)擦寫，性能可靠。本設(shè)計(jì)主要由四部分組成，包括按鍵電路，LED燈電路，驅(qū)動(dòng)電路，復(fù)位

2、電路。本文介紹了一種以STC89C52單片機(jī)為核心的控制電路。該電路以發(fā)光二極管LED燈為顯示電路。汽車的尾燈是其運(yùn)行方式的最直接表示方式，令行人或其他車輛清晰明白它將要發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化。從而避免交通事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)此電路要求嚴(yán)格符合交通規(guī)則，尾燈閃亮或熄滅準(zhǔn)確，才不會(huì)讓行人或其他車輛產(chǎn)生誤解。目前在國(guó)內(nèi)外，整個(gè)社會(huì)的趨勢(shì)都是低能耗，環(huán)保，高效為主題的。所以LED尾燈是發(fā)展的趨勢(shì)，而且現(xiàn)在部分高檔車已經(jīng)開始配置【關(guān)鍵詞】發(fā)光二極管 單片機(jī) 設(shè)計(jì)程序引言車燈是行車安全的必備件，除了具有照明作用，對(duì)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(hào)燈是汽車運(yùn)動(dòng)方向和車身狀態(tài)的表示信號(hào)，關(guān)系

3、著汽車的安全問(wèn)題，因此基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制器一直以來(lái)都是汽車電子設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，在汽車進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、?？?、倒車等操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)指示燈的控制。它主要是對(duì)單片機(jī)的并行輸入/輸出口電路的應(yīng)用，通過(guò)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(dòng)電路來(lái)模擬汽車尾燈的功能并在PC機(jī)上顯示此時(shí)的汽車行進(jìn)狀態(tài)。汽車轉(zhuǎn)彎或?？繒r(shí)，相應(yīng)的信號(hào)燈要發(fā)出閃爍的燈光信號(hào)，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用電熱式閃光器產(chǎn)生閃光信號(hào)。閃爍頻率在 50110 次/分，但是一般控制在 6095 次/分之間。閃光器是通過(guò)調(diào)節(jié)鎳鉻絲的拉力和觸點(diǎn)的間隙來(lái)

4、滿足頻率要求的，燈泡功率的大小也會(huì)影響閃爍頻率，因此在更換閃光器或燈泡時(shí)調(diào)整比較困難。同時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有故檢測(cè)，駕駛員無(wú)法知道車外的轉(zhuǎn)向燈及故障指示燈是否點(diǎn)亮，從而影響行車安全。到目前為止，我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能檢測(cè)燈絲斷這種故障的有效方法。針對(duì)上述問(wèn)題，我們用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一套汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)。用LED產(chǎn)生閃光信號(hào)，同時(shí)能自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)燈故障。目 錄引言I1.設(shè)計(jì)方案11.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.2 單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理1開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)1輸出控制1定時(shí)器和計(jì)數(shù)器2中斷系統(tǒng)2汽車轉(zhuǎn)向燈控制22.硬件電路設(shè)計(jì)22.1按鍵電路22.2時(shí)鐘電路32.3復(fù)位電路42.4 LED顯示電路43.軟件設(shè)計(jì)44系統(tǒng)測(cè)

5、試與結(jié)果分析65結(jié)論8附錄1、參考文獻(xiàn)9附錄2、程序清單101.設(shè)計(jì)方案汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路是由單片機(jī)AT89C51、復(fù)位、時(shí)鐘、LED顯示電路、按鍵電路構(gòu)成等幾部分組成。1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求在汽車進(jìn)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(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)指示燈的控制。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制定總體的設(shè)計(jì)思想： 以單片機(jī)AT89C51為核心芯片通過(guò)控制LED的顯示來(lái)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、?？?、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、倒車操作；用LED發(fā)光二極管D1-D8的亮滅顯示來(lái)模擬汽車的故障指示燈、左頭燈、右頭燈、左轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈、右轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈、左尾燈、右尾燈、倒車

6、燈的顯示情況。轉(zhuǎn)向時(shí)，規(guī)定左右尾燈、左右頭燈儀表板上2個(gè)指示燈相應(yīng)地發(fā)出閃爍信號(hào)；應(yīng)急開關(guān)合上時(shí)， 6個(gè)信號(hào)燈都應(yīng)閃爍；汽車剎車時(shí)，2個(gè)尾燈發(fā)出穩(wěn)定亮信號(hào)；如正當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)剎車，轉(zhuǎn)向時(shí)原應(yīng)閃爍的信號(hào)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(shí)，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。1.2 單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理1.2.1開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)，對(duì)AT89C51來(lái)說(shuō)是輸入關(guān)系，可輪流檢測(cè)每個(gè)開關(guān)狀態(tài)，以每個(gè)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(cè)六路開關(guān)狀態(tài)，即用MOV A, P2

7、 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(lái)指示。1.2.2輸出控制以LED發(fā)光二極管D1-D8 來(lái)指示，此設(shè)計(jì)用指令MOV P1, #111XXXXXB 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.2.3定時(shí)器和計(jì)數(shù)器信號(hào)的控制是定時(shí)器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合使用得以實(shí)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(jī)的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)燈閃爍的延時(shí)和故障檢測(cè)，即通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，計(jì)數(shù)值由程序設(shè)定。設(shè)計(jì)中利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0,一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器產(chǎn)生低頻（1Hz）閃爍功能。利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0來(lái)產(chǎn)生為時(shí)30ms的定時(shí)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)高頻（30Hz）閃爍功能。1.2.4中斷系統(tǒng)通過(guò)C51

8、的軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)中斷系統(tǒng)的處理。利用MCS-51系列單片機(jī)的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)燈閃爍的延時(shí)和故障檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到操作錯(cuò)誤，可以利用中斷系統(tǒng)請(qǐng)求CPU及時(shí)處理這些故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，同時(shí)操作人員可以利用鍵盤等實(shí)現(xiàn)中斷，完成人工介入，實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系。1.2.5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(hào)燈和儀表板它們指示燈的閃爍頻率為1Hz，稱低頻信號(hào)。當(dāng)停靠開關(guān)合上時(shí)，外部信號(hào)燈以30Hz頻率閃爍此時(shí)為高頻信號(hào)。汽車轉(zhuǎn)彎燈設(shè)計(jì)6個(gè)按鍵控制信號(hào)燈的轉(zhuǎn)向、?？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

9、鍵為倒車開關(guān)。2.硬件電路設(shè)計(jì)2.1按鍵電路根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)選用獨(dú)立式鍵盤。其工作原理為，單片機(jī)引腳作為輸入使用，首先置“1”。當(dāng)鍵沒(méi)有被按下時(shí)，單片機(jī)引腳上為高電平；而當(dāng)鍵被按下去后，引腳接地，單片機(jī)引腳上為低電平。是否有鍵按下，以及被按下的是哪一個(gè)可以通過(guò)單片機(jī)引腳電平顯示出來(lái)。圖1是電路板上按鍵的接法，6個(gè)按鍵分別接到P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4和P2.5。對(duì)于這種接法，各程序可以采用不斷查詢的方法，其功能就是：檢測(cè)是否有鍵閉合，判斷鍵號(hào)并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。 圖1 按鍵控制電路2.2時(shí)鐘電路采用單片機(jī)內(nèi)部晶振。如圖2所示，在MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益

10、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(gè)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(huì)對(duì)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(shí)鐘電路2.3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(shí)現(xiàn)。 振蕩器啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)10ms，在加電情況下，可以使單片機(jī)復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過(guò)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(lái)達(dá)到復(fù)位的。在按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位

11、兩種簡(jiǎn)單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，會(huì)引起內(nèi)部寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，故可在復(fù)位端引腳上接一個(gè)去耦電容C8。圖3 復(fù)位電路2.4 LED顯示電路本設(shè)計(jì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803將AT89C51單片機(jī)的P1口輸出與LED發(fā)光二極管相連，當(dāng)AT89C51單片機(jī)的P1引腳是高電平時(shí)，LED不亮，當(dāng)P1引腳是低電平時(shí)，LED亮。但是在汽車轉(zhuǎn)向燈里要根據(jù)汽車方向來(lái)控制信號(hào)燈，而實(shí)現(xiàn)LED的亮與滅。3.軟件設(shè)計(jì)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。主程序中完成對(duì)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(méi)有動(dòng)作時(shí)無(wú)輸出，調(diào)用延時(shí)

12、程序，延時(shí)1s，當(dāng)判斷有開關(guān)被按下時(shí)，進(jìn)入中斷。中斷程序主要完成各開關(guān)按下時(shí)汽車轉(zhuǎn)向燈信號(hào)的相應(yīng)顯示，其中也在各分支中調(diào)用了延時(shí)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；P2.1=緊急；P2.2=停靠；P2.3=左轉(zhuǎn)；P2.4=右轉(zhuǎn)；P2.5=倒車；說(shuō)明：鍵值是根據(jù)P2的狀態(tài)來(lái)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(jì)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5系統(tǒng)中斷服務(wù)程序流程圖圖6 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)鍵功能程序流程圖4系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析在Proteus軟件中，找

13、到所需要的元器件，調(diào)入后，連線，下載程序到AT89C51芯片中，運(yùn)行可看到相應(yīng)的信號(hào)燈亮或閃爍，具體仿真圖見附錄三。操作說(shuō)明如下：（1）按K1剎車鍵，D6、D7相應(yīng)信號(hào)燈亮；（2）按K2緊急鍵，D2、D3、D4、D5、D6、D7相應(yīng)信號(hào)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剎車、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；

14、D7亮；（10）按K4左轉(zhuǎn)彎、K1剎車、K2緊急鍵，D2、D3、D4、D5、D7閃爍；D6亮；（11）按K5右轉(zhuǎn)彎、K1剎車、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。 圖7汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)仿真圖5結(jié)論我本次課程設(shè)計(jì)的題目為“基于單片機(jī)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(jì)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，最終按著老師的要求設(shè)計(jì)出相關(guān)控制電路和程序。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也遇到了很多的問(wèn)題。首先是在程序的設(shè)計(jì)上，由于所控制的分支太多，所以花了很長(zhǎng)時(shí)間才整理出程序，在三個(gè)不同時(shí)間的延時(shí)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于自己忽略

15、了定時(shí)器選擇的定時(shí)模式，導(dǎo)致了延時(shí)計(jì)算的錯(cuò)誤，在經(jīng)過(guò)同學(xué)指點(diǎn)后多次計(jì)算終于實(shí)現(xiàn)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?yàn)殡娔X的問(wèn)題致使安裝的時(shí)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(shí)，由于對(duì)軟件環(huán)境不熟悉，不過(guò)在請(qǐng)教老師之后最終完成仿真。通過(guò)這次課設(shè)，我不僅進(jìn)一步熟悉掌握了一些常用的軟件，而且對(duì)以前所學(xué)單片機(jī)的知識(shí)有了更深層次的理解和鞏固，同時(shí)跟老師和同學(xué)學(xué)到的很多知識(shí)也使我受益匪淺。附錄1、參考文獻(xiàn)1 王幸之 鐘愛(ài)琴， at89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)，北京航空

16、航天大學(xué)出版社 2004。2 譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)（第二版），清華大學(xué)出版社 1999。3 趙亮，單片機(jī)C語(yǔ)音編程與實(shí)例，人民郵出版社 2004。4 房小翠、王金鳳，單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，國(guó)防工業(yè)出版社，1999。5 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版）高等教育出版社 1998。6 張毅剛，單片機(jī)原理及應(yīng)用，高等教育出版社 2003。7 李廣第，朱月秀，王秀山，單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社，2001。8 楊振江，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)與實(shí)用電路，西安電子科技大學(xué)出版社。9 張毅剛，單片機(jī)原理及應(yīng)用，高等教育出版社 2003。 附錄2、程序清單ORG 0000HAJMPSTART1

17、ORG 0030HSAMEEQU4EHSTART1:MOVP1,#00H;無(wú)輸入時(shí)輸出START:MOVA,P2;讀P2口數(shù)據(jù)ANLA,#3FH;取用P2口的低6位數(shù)據(jù)CJNEA,#3FH,SHIY;對(duì)P2口低6位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷AJMPSTART1SHIY:MOVSAME,ALCALLYS;延時(shí)MOVA,P2;讀P2口的數(shù)據(jù)ANLA,#3FH;取用P2口的低6位數(shù)據(jù)CJNEA,#3FH,SHIY1;對(duì)P2口低6位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷AJMPSTART1;開關(guān)沒(méi)有動(dòng)作時(shí)無(wú)輸出SHIY1:CJNEA,SAME,START1CJNEA,#37H,NEXT1;P2.3=0時(shí)進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎分支AJMPLEFTNEXT

18、1:CJNEA,#2FH,NEXT2;P2.4=0時(shí)進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎分支AJMPRIGHTNEXT2:CJNEA,#3DH,NEXT3;P2.1=0時(shí)進(jìn)入緊急分支AJMPEARGENEXT3:CJNEA,#3EH,NEXT4;P2.0=0時(shí)進(jìn)入剎車分支AJMPBRAKENEXT4:CJNEA,#36H,NEXT5;P2.0=P2.3=0時(shí)進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎剎車分支AJMPLEBRNEXT5:CJNEA,#2EH,NEXT6;p2.0=P2.4=0時(shí)進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎剎車分支AJMPRIBRNEXT6:CJNEA,#3CH,NEXT7;P2.0=P2.1=0時(shí)進(jìn)入緊急剎車分支AJMPBRERNEXT7:CJNEA,#

19、34H,NEXT8;P2.0=P2.1=P2.3=0時(shí)進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支AJMPLBENEXT8:CJNEA,#2CH,NEXT9;P2.0=P2.1=P2.4=0時(shí)進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支AJMPRBENEXT9:CJNEA,#3BH,NEXT10;P2.2=0時(shí)進(jìn)入?？糠种JMPSTOPNEXT10:CJNE A,#1FH,NEXT11 ;p2.5=0時(shí)啟動(dòng)倒車 AJMP BACKNEXT11:AJMP ERROR ;其他情況進(jìn)入錯(cuò)誤分支LEFT:MOVP1,#2AH;左轉(zhuǎn)彎分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTRIGHT: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:MOV P1,#6AH ;左轉(zhuǎn)彎剎車分支 LCALLY1sM