單片機課程設計汽車轉向燈

1、 . 2010 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書系：電氣與信息工程系 專業(yè)：電子信息工程技術 指導教師學生課題名稱汽車轉彎燈單片機控制容與任務一、系統(tǒng)要求 汽車在駕駛時有左轉彎、右轉彎、剎車、合緊急開關、?？康炔僮?。在左轉彎或右轉彎時，通過轉彎操作桿應使左轉開關或右轉開關合上，從而使左頭燈、儀表板左轉彎燈、左尾燈或右頭燈、儀表板右轉彎燈、右尾燈閃爍；合緊急開關時要求前面所述的6個信號燈全部閃爍；汽車剎車時，兩個尾燈點亮；如正當轉彎時剎車，則轉彎時原應閃爍的信號燈仍應閃爍。以上閃爍，都是頻率為1Hz的低頻閃爍；在汽車停靠而?？块_關合上時左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為30Hz的高頻閃爍。二、硬

2、件安排選用MCS-51系列單片機實現(xiàn)該控制功能。三、完成系統(tǒng)開發(fā)單片機控制系統(tǒng)硬件電路； 單片機軟件編程。擬達到的要求或技術指標1. 學習單片機相關知識；2. 能對簡單的單片機控制系統(tǒng)進行設計與分析；3. 能對硬件電路進行設計；4. 用C語言進行程序設計；5. 用PROTEUS仿真調(diào)試；6. 實現(xiàn)各電路功能。進度安排起止日期工作容備注4月7日4月10日4月11日4月17日4月18日4月23日4月24日4月27日4月28日5月1日5月2日5月7日5月8日5月15日5月16日5月18日5月19日5月24日收集資料，熟悉畢業(yè)設計（論文）課題總體方案設計硬件系統(tǒng)設計軟件系統(tǒng)設計PROTEUS仿真系統(tǒng)調(diào)

3、試編寫畢業(yè)設計（論文）說明書教師評閱設計（論文），進行總結，準備答辯畢業(yè)設計（論文）答辯主要參考資料1廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎M.：航空航天大學，2000.1471562康華光，大欽.電子技術基礎模擬部分M.：高等教育，1998.571163自美.電子線路設計·實驗·測試（第二版）.：華中理工，20004戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機C 語言應用程序設計實例精講M.：電子工業(yè)，2006.25315徐愛鈞，秀華。Keil Cx51 V7.0單片機高級語言編程與Vision2應用實踐M.：電子工業(yè)，2006.133187教研室意見年 月 日系主管領導意見年 月 日目 錄1 緒

4、論1.1 選題背景 1.2 研究意義1.3 研究方法2 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)原理2.1 汽車轉彎燈工作原理 2.2 單片機系統(tǒng)的工作原理與設計3 設計方案論證與選擇 3.1 方案論證一 3.2 方案論證二 3.3 方案選擇4 控制系統(tǒng)的硬件設計4.1 單片機控制系統(tǒng)電路圖4.2 單片機控制系統(tǒng)功能模塊的設計4.3 元器件清單5 主要芯片介紹5.1 單片機的特點5.2 單片機各引腳介紹5.3 單片機的功能介紹6 控制系統(tǒng)的軟件設計7.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)流程圖7.2 軟件和程序設計7 電路功能實現(xiàn)7.1 軟件調(diào)試7.2 單片機硬件功能實現(xiàn)7.3 仿真操作說明與現(xiàn)象參考文獻.致附錄摘 要隨著

5、單片機的日益發(fā)展，其應用也越來越廣泛，通過對“汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)”設計，可以對單片機的知識得到鞏固和擴。本設計是設計一個單片機控制系統(tǒng)。在汽車進行左轉彎、右轉彎、剎車、合緊急開關、停靠等操作時，實現(xiàn)對各種信號指示燈的控制。本設計主要是對單片機的并行輸入/輸出口電路的應用，通過I/O口控制發(fā)光二極管的亮滅閃爍，加上一些復位電路按鍵電路驅動電路來模擬汽車尾燈的功能。汽車在駕駛時有左轉彎、右轉彎、剎車、合緊急開關、?？康炔僮?。在左轉彎或右轉彎時，通過轉彎操作桿應使左轉開關或右轉開關合上，從而使左頭燈、儀表板左轉彎燈、左尾燈或右頭燈、儀表板右轉彎燈、右尾燈閃爍；合緊急開關時要求前面所述的6個信號

6、燈全部閃爍；汽車剎車時，兩個尾燈點亮；如正當轉彎時剎車，則轉彎時原應閃爍的信號燈仍應閃爍。以上閃爍，都是頻率為1Hz的低頻閃爍；在汽車停靠而?？块_關合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為30Hz的高頻閃爍。通過做實物，編寫程序，完成了設計的要求。通過該設計，對單片機的認識有了更進一步的了解，對單片機的各個口的功能作用了解加深，對Protel的應用更加熟練，對設計系統(tǒng)有了了解，掌握了一些設計方法，受益不少。關鍵詞單片機；汽車信號轉彎燈；電路基礎；數(shù)字電子技8 / 42ABSTRACTWith more monolithic integrated circuits, the more ex

7、tensive, "the car turned the" monolithic integrated circuits to control system design, can the information to monolithic integrated circuits has been consolidated and expanded. this design is to design a monolithic integrated circuits to control system. in the car to turn left and right, t

8、he brakes, to open the door, called for urgent action to implement the various signal sign of control. this design is primarily to monolithic integrated circuits of the export of the circuit in parallel lost. i turned around and control of light through And bright, shining out, and some clear, and b

9、uttons, the driving circuit circuit to a function of the taillights. the car was driving up turn left and right, the brakes, to open the door, called an emergency operations. in turn left or right, through the turn of the operation should be left or right switch to switch on the left, the dashboard

10、turn left or right and left the taillight the instrument panel lamp, and turning right, the right rear lights flickered ； switch to the emergency requires that the previous 。The six the light shone in the car braked all ；, two of the taillights like a light ； just round the corner, the corners of th

11、e original signal shall be still flickered. the above, are the frequency of the low frequencies 1hz ； in a car and close at the switch when, right and left the taillight, the right rear lights for the frequency of high frequency a 30hz. by doing physical, program, completed the design demands. the d

12、esign of a monolithic integrated circuits has further theKeywords monolithic integrated circuits ； the car turned the light signals ； basic techniques of digital circuit ； electronic1 緒論1.1 選題背景電子技術的發(fā)展經(jīng)歷了很長一段路程.而現(xiàn)在我們使用的微型電子技算機是超大規(guī)模集成電路所構成，它屬于第四代計算機，而單片機則是微型計算機的一部分。從1971年微型計算機問世以來，由于實際應用的需要，微型計算機向著兩個

13、不同的方向發(fā)展：一個是向高速度、大容量、高性能的高檔微機方向發(fā)展；另一個則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機方向發(fā)展。由于科學技術的發(fā)展，由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在能夠使用單片機通過軟件編程方法實現(xiàn)了。單片機的應用改變著控制系統(tǒng)設計方法。軟件取代硬件可以提高系統(tǒng)性能的控制 “軟化”技術微控制技術，是一個全新的概念。在生活的環(huán)境中，自動控制要求中都會有單片機的控制的一部分；從簡單到復雜，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片機的需求。單片機的應用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，能夠提高勞動效率、減輕勞動強度，提升產(chǎn)品質量，改善勞動環(huán)境。例如，在工業(yè)自動化方面：自動化能使工

14、業(yè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)、提高經(jīng)濟效益和改善產(chǎn)品質量。自動化控制原理有應用于電子、電力、石油、化工、紡織、食品等輕重工業(yè)領域中，無論數(shù)據(jù)采集和測控技術，還是生產(chǎn)線上的機器人技術，都有單片機的參與。有時，在儀器儀表、信息和通信等產(chǎn)品方面，它在其中發(fā)揮著重大作用?，F(xiàn)在，雖然單片機的應用很普遍了，但仍有許多項目尚未實現(xiàn)，所以單片機的應用有很大的發(fā)展空間。1.2 研究意義單片機在電子科技中發(fā)展前景很好，成為電子發(fā)展重要組成部分，學習單片機時要理論與實踐同步進行，以理論指導實踐，實踐驗證理論，才更有效率。理論部分我們花了大量的時間，只有少量的時間進行制做實物，編程方面，調(diào)試在軟件上進行的，軟件上能編譯成功的程

15、序，下載硬件上可能不會成功的。畢業(yè)設計過程中，我們在上大量收集與課題相關的資料，了解目前與課題相關的科技發(fā)展趨勢，確定自己的研究方案。還要自己動手制作實物、編寫程序并對實物下載程序進行硬件的調(diào)試，達到預期所需的控制要求和目的，使理論和實踐完滿的統(tǒng)一。因此還鍛煉了我們的制作能力，提升了綜合素質。1.3 研究方法本次單片機的控制系統(tǒng)以AT89S52為控制器；鍵盤為輸入信號，由于AT89S52本身的功能強大，汽車轉彎燈的驅動用單片機的驅動功能來完成。使得單片機的功能得到了充分的運用；并且顯示電路從并行I/O口輸出，由限流電阻和發(fā)光二極管組成，低電平使發(fā)光二極管導通，顯示出相應的轉彎信號；為提升了系統(tǒng)

16、的可靠性，本方案中有故障檢測電路和報警電路，能對每條顯示電路進行現(xiàn)場監(jiān)控，若有故障，發(fā)出報警信號，具有一定的檢測功能。進行仿真后，能清晰的看到在控制輸入信號的狀態(tài)下，相應的信號燈發(fā)出轉彎的指示信號。本次設計對汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)地分析與設計，對單片機控制系統(tǒng)進行了仿真調(diào)試，達到了畢業(yè)設計預期目的。2 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)工作原理2.1 汽車轉彎燈工作原理由定時器/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合組成控制系統(tǒng)的工作原理。如汽車上有一個轉彎控制桿，其中有三個位置：中間位置，汽車不轉彎；向上，汽車左轉；向下汽車右轉。轉彎時，規(guī)定左右尾燈、左右頭燈儀表板上2個指示燈相應地發(fā)出閃爍信號。應急開關合上時，

17、6個信號燈都應閃爍。汽車剎車時，2個尾燈發(fā)出不閃爍信號。如正當轉彎時剎車，轉彎時原應閃爍的信號仍應閃爍。它們都是頻率為1Hz低頻閃爍，在汽車?？慷？块_關合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為30Hz的高頻閃爍。由上所述，各種情況作操作時，信號燈應輸出信號列于表2.1。表2.1 汽車駕駛操縱與信號駕 駛 操 作輸 出 信 號儀表板左轉彎燈儀表板右轉彎燈左頭燈右頭燈左尾燈右尾燈左轉彎（合上左轉開關）閃爍閃爍閃爍右轉彎（合上右轉開關）閃爍閃爍閃爍合緊急開關閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍剎車（合上剎車開關）亮亮左轉彎時剎車閃爍閃爍閃爍亮右轉彎時剎車閃爍閃爍亮閃爍剎車，并合緊急開關閃爍閃爍閃爍閃爍亮

18、亮左轉彎時剎車，并合緊急開關閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍亮右轉彎時剎車，并合緊急開關閃爍閃爍閃爍閃爍亮閃爍?？浚ê贤？块_關）30Hz閃爍30Hz閃爍30Hz閃爍30Hz閃爍2.2 單片機系統(tǒng)的工作原理與設計2.2.1 開關狀態(tài)檢測開關狀態(tài)檢測，對AT89S52來說是輸入關系，可輪流檢測每個開關狀態(tài)，以每個開關的狀態(tài)讓相應的發(fā)光二極管指示，采用JNB P1.X，REL 指令來完成；也可以一次性檢測五路開關狀態(tài)，讓它指示，可以用MOV A，P1 指令一次把P1 端口的狀態(tài)全部讀入，取低5位的狀態(tài)來指示。2.2.2 輸出控制以發(fā)光二極管D1D6來指示，此設計用SETB P0.X 和CLR P0.X 指令來完

19、成，也可以用指令MOV P0，111XXXXXB 方法來實現(xiàn)。2.2.3 定時器和計數(shù)器根據(jù)任務設計要求：會用到定時器。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)。單片機的控制系統(tǒng)應用中，定時器是必需的，在汽車轉彎燈的控制中也是必不可少。定時有三種選擇方法。(1)軟件的定時它是靠執(zhí)行一個循環(huán)程序以進行時間的延遲。軟件定時的優(yōu)點是時間精確，且不需外加硬件電路。但它要增加CPU開銷，因此軟件定時的時間不能太長。此外，軟件定時方法有時候無法使用。(2)硬件的定時時間較長的定時，常使用硬件電路完成。硬件定時方法的優(yōu)點是定時功能全部由硬件電路完成，不需要占CPU的時間。用元件參數(shù)來調(diào)節(jié)定時時間，這方

20、面使用上不夠靈活方便。(3)可編程定時器的定時它是通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)的。計數(shù)值由程序設定，改變計數(shù)值，同時也改變了定時時間，用起來既靈活且方便。此外，采用計數(shù)方法實現(xiàn)定時，可編程定時器都兼有計數(shù)功能，能對外來脈沖進行計數(shù)。在AT89S52部除了有并行和串行I/O接口外，在單片機部共有2個可編程的定時器和計數(shù)器，稱定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1，這兩個計數(shù)器由TH0，TL0，TH1，TL1兩個8位的RAM單元組成，即每個計數(shù)器都是16位的計數(shù)器，最大的計數(shù)量時65536。定時器/計數(shù)器計數(shù)功能和定時功能：(1)計數(shù)器功能記數(shù)是指對外部事件進行計數(shù)。它的發(fā)生以輸入脈沖表示，計數(shù)功能

21、的實質就是對外來的脈沖進行計數(shù)。AT89S52芯片有T0（P3.4）和T1（P3.5）兩個信號引腳，是這兩個計數(shù)器的計數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在負跳變時有效，進行計數(shù)器加1（加法計數(shù)）。AT89S52在每個機器周期的S5P2拍節(jié)對外部計數(shù)脈沖進行采樣。前一個機器周期采用為高電平，后一個機器周期采樣為低電平，是一個有效的計數(shù)脈沖。在下一機器周期的S3P1進行計數(shù)。采樣計數(shù)脈沖是在2個機器周期進行的。計數(shù)脈沖頻率不能高于振蕩脈沖頻率的1/24。(2)定時器功能實際也是通過計數(shù)器來實現(xiàn)的，但此時的計數(shù)脈沖來自單片機的部，也每個機器周期計數(shù)器加1。一個機器周期等于12個振蕩脈沖周期，因此計數(shù)頻率為振蕩

22、頻率的1/12。單片機采用12MHz晶體，計數(shù)頻率為1MHz。每微妙計數(shù)器加1。根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預置值。它是一個二進制的加1計數(shù)器。在計數(shù)器計滿回零時能自動產(chǎn)生溢出中斷請求。則已經(jīng)完成。T1、T2的最大計數(shù)值65536-1，需65535個脈沖才能把它們從全“0”狀態(tài)變?yōu)槿?”狀態(tài)。輸一個脈沖，計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器各位全為1時，再去輸一個脈沖，計數(shù)器各位就變?yōu)槿?，發(fā)出溢出信號，使標志置1，此時向CPU申請中斷。具體結構如圖2.1所示：圖2.1 定時器/記數(shù)器的結構2.2.4 定時初始化定時主要與編程有關。編程對定時器控制寄存器（TCON

23、）、工作方式控制寄存器（TMOD）和中斷允許控制寄存器（IE）進行操作。(1)定時器控制寄存器（TCON）TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。其中有關定時的控制位共有4位：TF0和TF1-記數(shù)溢出標志位TR0和TR1-定時器運行控制位TR0（TR1）=0-停止定時器/計數(shù)器工作TR0（TR1）=1-啟動定時器/計數(shù)器工作該位根據(jù)需要以軟件方法使其置“1”或清“0”。(2)中斷允許控制寄存器IE寄存器中與定時器/計數(shù)器有關的位置介紹：EA-中斷允許總控制位ET0和ET1-定時/計數(shù)中斷允許控制位ET0（ET1）=0 禁止定時/記數(shù)中斷ET0（ET1）=1 允許定時/記數(shù)中斷利用MCS-5

24、1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。(3)工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器專用寄存器，設定兩個定時器/計數(shù)器的工作方式。它的低半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器0，高半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器1。各位定義如表2.2所示：表2.2 TMOD各位定義位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符號GATEC/M1M0GATEC/M1M0其中：GATE-門控位 GATE=0 以運行控制位TR啟動定時器 GATE=1 以外中斷請求信號（INT1或INT0）啟動定時器 C/-定時方式或計數(shù)方式選擇位 C/=0 定時工作方式 C/=1 計數(shù)工作方式 M1M0-工作方式選擇位

25、M1M0=00 方式0 M1M0=01 方式1 M1M0=10 方式2 M1M0=11 方式3初值計算：(1)設為工作方式0，定時時間為30ms，使燈延時閃爍。若使用定時器T0，方式1，30ms定時，fosc=12MHz。則初值X滿足（216-X）×1=30000X=35536100008AD0H(2設計中利用定時器/計數(shù)器0,一個軟件計數(shù)器產(chǎn)生低頻（1HZ）閃爍功能。(3)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。(4)注意在用工作方式1時，我們必須要重新裝載初值。2.2.5 汽車轉彎燈顯示在汽車轉彎或應急狀態(tài)下，外部信號燈和儀表板它們指示燈

26、的閃爍頻率為1HZ，稱低頻信號。當?？块_關合上時，外部信號燈以30HZ頻率閃爍此時為高頻信號。2.2.6 汽車轉彎燈控制汽車轉彎燈設計5個按鍵控制信號燈的轉向、?？俊钡?。按鍵安排見下：S1鍵為剎車開關；S2鍵為緊急開關；S3鍵為停靠開關；S4鍵為左轉彎開關；S5鍵為右轉彎開關；2.2.7 中斷系統(tǒng)單片機中斷技術主要用于實時控制，在單片機上有兩個引腳，即INT0、INT1。外部的中斷信號通過這兩個引腳輸入到單片機，和單片機的定時器一樣，對中斷系統(tǒng)的處理需要通過C51的軟件編程實現(xiàn)。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。它的重要作用有如下四點：第

27、一，高速CPU和低速外設之間的配合。利用中斷方式進行的I/O口操作，在宏觀上可以看成CPU和外設的并行工作。第二，實現(xiàn)故障的緊急處理。當外設發(fā)生故障時，可以利用中斷系統(tǒng)請求CPU與時處理這些故障。第三，可以實現(xiàn)實時控制。第四，便于人機聯(lián)系。操作人員可以利用鍵盤等實現(xiàn)中斷，完成人工介入。3 設計方案論證與選擇3.1 方案論證一如圖3.1所示，汽車轉彎燈主要有單片機、按鍵、復位、時鐘、電源、故障檢測電路、LED顯示電路組成最基本的單片機系統(tǒng)。單片機本身的功能強大，汽車轉彎燈的驅動用單片機本身的驅動來驅動。使得單片機的功能得到充分的運用。本方案的故障檢測電路具有故障監(jiān)控性能，他能提高系統(tǒng)的可靠性。圖

28、3.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)硬件構成3.2 方案論證二汽車轉彎燈主要由單片機（AT89S52）、按鍵、復位、電源、時鐘路、驅動、LED顯示電路等組成的最基本的單片機控制系統(tǒng)。所有軟件、參數(shù)均存在AT89S52的ROM和RAM中，因此能夠減少了芯片的數(shù)量和整機的電流。單片機的部ROM有4K，RAM有128個字節(jié)，軟件編時有足夠的空間來存儲其程序。復位設置由F鍵完成；A鍵至E 鍵來調(diào)理信號燈。電源在5V以下可正常工作。LED是由NPN三極管驅動，鍵盤采用消抖掃描方式。如圖3.1所示圖3.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)硬件構成該方案應用單片機自身的并行口來實現(xiàn)其功能，由于單片機的種類很多，在選擇單片機時要依據(jù)

29、實際設計要求選擇合適的單片機。我們接觸的單片機有8031、8051。因8031無部RAM，只要編程就必須擴展程序存儲器，無疑會增加設計的難度和復雜，雖然8051有部RAM，但從性能與設計成本考慮，我們選擇AT89S52芯片。由于AT89S52的廣泛使用，使單片機的價格大大下降。目前，AT89S52的市場零售價已經(jīng)低于8255、8279、8253、8250等專用接口芯片中的任何一種；而89S52的功能實際上遠遠超過以上芯片。因此，如把89S52作為接口芯片使用，在經(jīng)濟上是比較合算。時鐘電路由晶振與電容組成，復位電路由按鍵復位結構組成。對于鍵盤電路我們采用獨立式鍵盤，可以具體實現(xiàn)可分為以下幾種情況

30、：直接由并行I/O口來實現(xiàn)。使用三極管驅動LED來實現(xiàn)。3.3 方案選擇兩種方案的比較，我覺得方案一的設計具有穩(wěn)定性和可靠性，所以本課題采用方案一。4 控制系統(tǒng)的硬件設計4.1 單片機控制系統(tǒng)電路圖4.1.1 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路是由單片機AT89S52、復位、電源、時鐘、LED顯示電路、故障檢測電路、按鍵電路構成。電源電路給控制相關電路提供所需電源；復位電路供上電或按鍵時復位用。當要求重新啟動單片機或者單片機處于死循環(huán)時，都可以由此電路來實現(xiàn)；時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘脈沖信號，供工作使用；通過并行I/O口構成鍵盤和顯示電路，輸入程序，即可實現(xiàn)汽車轉彎燈中各信號

31、燈的功能操作；系統(tǒng)的可靠性有所提高。汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖如圖4.1所示。圖4.1 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖4.1.2 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖見附錄2。4.1.3 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖見附錄3。4.1.4 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖直流穩(wěn)壓電源電路原理圖見附錄4。4.2 單片機控制系統(tǒng)功能模塊的設計4.2.1 電源電路在所學的電源中的整元件類型可分為電子管穩(wěn)壓電路、三極管穩(wěn)壓電路、可控硅穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓電路等；根據(jù)調(diào)整元件與向載連接方法，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型；根據(jù)調(diào)整元件工作狀態(tài)不同，可分

32、為線性和開關穩(wěn)壓電路。單片機系統(tǒng)中使用的集成電路器件大多數(shù)在5V電源電壓工作。隨著集成制造技術的發(fā)展以與數(shù)字式電子元器件的微小型化，集成電路元器件采用更先進精細的制造工藝，在減小集成芯片幾何尺寸的同時，降低工作電壓。我們學習的小功率直流穩(wěn)壓電源電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等四部分組成，如圖4.2所示。 圖4.2 直流穩(wěn)壓電源基本電路框圖直流穩(wěn)壓電源的各基本電路如下：(1)變壓器它的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓V1變換成整流濾波電路所需要的交流電壓V2。變壓器副邊與原邊的功率比如式(4.1)所示。 (4.1)式(4.1)中，為變壓器的效率。(2)穩(wěn)壓電路常見的集成穩(wěn)壓器有固定

33、式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。此電路部分采用集成穩(wěn)壓器。固定式三端穩(wěn)壓器的常見產(chǎn)品有兩種：CW78*系列穩(wěn)壓器輸出固定的正點壓，如7805輸出為+5V，7812輸出為+12V； CW79*系列穩(wěn)壓器輸出固定的負電壓，如7905輸出為-5V，7912輸出為-12V。輸出端接電容C2進一步濾去紋波，輸出端接電容C3能改善負載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。(3)整流濾波電路整流二極管D1D4組成單向橋式整流電路，將交流電壓V2變成脈動的直流電壓，再經(jīng)過濾波電容C1，C2濾去紋波，輸出直流電壓Vi。Vi與交流電壓V2的有效值的關系如式(4.2)所示。 (4.2)每只整流二極管承受的最大反向電壓如式所示

34、。 (4.3)按課題設計要求，我們需要的能輸出5V12V的直流電源，其原理圖如圖4.3所示。圖4.3 直流穩(wěn)壓電源電路圖4.2.2 時鐘電路采用單片機部晶振。如圖4.4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之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶體（石英或瓷，瓷的精度不高，但價格便宜）振蕩器以與電容C1和C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中， C1和C2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。因此建議

35、在采用石英晶體振蕩器時C=30+/-10pF，瓷振蕩器時，C=40+/-10pF，典型值為40pF。在設計電路板時，振蕩器和電容應盡量安裝得與單片機靠近，以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。圖4.4 時鐘振蕩電路由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機間時鐘信號的同步，常引入統(tǒng)一的外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。將外部震蕩器的信號接至XTAL2部時鐘發(fā)生器的輸入端，而部反向發(fā)大器的輸入端XTAL1應接地， XTAL2的邏輯電平不是TTL電平，所以需要外接一個上拉電阻。因為整個電子鐘只用一塊單片機，不涉與時刻信號同步問題，所以此種電路我們不選用。如圖4.5所示。圖4.5 外部

36、時鐘源接法4.2.3 復位電路上電復位電路如圖4.6所示，是利用外部復位電路實現(xiàn)。 振蕩器啟動時間不超過10ms。在加電情況下，這個電可以使單片機復位。按鍵手動復位又分按鍵脈沖電平復位和按鍵電平復位，如圖4.7，4.8。電平復位將復位端通過電阻與Vcc相連，按鍵脈沖復位是利用RC分電路產(chǎn)生正脈沖來達到復位的。在按鍵電平復位和按鍵脈沖復位兩種簡單的復位電路中，干擾易串入復位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機的錯誤復位，但會引起部寄存器錯誤復位，這里可在復位端引腳上接一個去藕電容。需說明的是，如復位電路中R、C的值選擇不當，使復位時間過長，單片機將處于循環(huán)復位狀態(tài)。電阻、電容參數(shù)適宜于6MHz晶振

37、，能保證復位信號與電平持續(xù)時間大于2個機器周期。我們采用按鍵電平復位的方法，電路如圖4.8。 圖4.6 上電復位電 圖4.7 按鍵脈沖復位電路圖4.8 按鍵電平復位電路 4.2.4 鍵盤接口電路的設計根據(jù)設計的要求，本設計選用獨立式鍵盤。其工作原理為，單片機引腳作為輸入使用，首先置“1”。當鍵沒有被按下時，單片機引腳上為高電平；而當鍵被按下去后，引腳接地，單片機引腳上為低電平。是否有鍵按下，以與被按下的是哪一個組成鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式倆種。如圖4.9所示。當開關D斷開時，P1.0輸入為高電平；D閉合后，P1.0輸入為低電平。如圖4.10所示是電路板上按鍵的接法，5個按鍵分別接到P1.0

38、、P1.1、P1.2、P1.3和P1.4。對于這種接法，各程序可以采用不斷查詢的方法，其功能就是：檢測是否有鍵閉合，判斷鍵號并轉入相應的鍵處理。圖4.9 獨立式鍵盤原理圖圖4.10 電路板上按鍵的接法4.2.5 信號燈電路2圖圖4.10 行列式鍵盤原理圖LED具有二極管的特性，但在導通之后會發(fā)光，稱之為發(fā)光二極管。與普通的燈泡一樣，LED導通后，隨著其倆端電壓的增加，電流急劇增加，所以，必須給LED串聯(lián)一個限流電阻，否則一旦通電，LED會被燒壞。要用89S52單片機來控制LED，顯然這個LED必須要與89S52單片機的某個腳相連。89S52單片機上除了基本連線必須用到的6個腳，還有34個引腳。

39、這里把LED與89S52單片機的P0腳相連。本次設計中按照圖4.11的接法，當AT89S52單片機的第1腳是高電平時，LED不亮，當?shù)?腳是低電平時，LED亮。但是在汽車轉彎燈里要根據(jù)汽車方向來控制信號燈，而實現(xiàn)LED的亮與滅。圖4.11 信號燈電路4.2.6 故障監(jiān)控電路3如圖4.12所示。是這類故障監(jiān)控電路的方案之一，它利用T0作檢測輸入，只增加1個晶體管和幾個電阻。假定其中一個信號燈是受控斷開的（輸出口線送高電平），而其余信號燈皆受控接通。這時晶體管Q1的6個輸入端中有5個是低電平。圖4.12 故障監(jiān)控電路讓單片機發(fā)出控制使所有信號燈都接通，則Q1應截止，測試T0應呈高電平。如果這時存在

40、控制線與+5伏電源短路或驅動晶體管斷路等故障，則Q1仍導通，T0仍呈低電平，表示線路中存在著另一類故障。這種故障監(jiān)控功能很容易靠軟件來實現(xiàn)。4.2.7 報警電路當故障監(jiān)控電路檢測到有故障時，系統(tǒng)設有報警電路中的蜂鳴器會發(fā)出響聲。報警電路如圖4.13所示。圖4.13 報警電路4.3 元器件清單汽車轉彎燈元器件清單如表4.1。表4.1 汽車轉彎燈元器件清單名 稱數(shù) 量名 稱數(shù) 量LED7限流電阻（100）6按鍵1電阻（1K）3下載線接口1上拉電阻（5.1K）5芯片插座（40PIN）1電容（30pF）2電源插針（2PIN）1電容（22F）1整流橋1蜂鳴器1印刷板1三極管（NPN）2電阻（200）2晶

41、振（12MHz）1撥碼開關5電源電路元器件清單如表4.2。表4.2 電源電路元器件清單名 稱數(shù) 量名 稱數(shù) 量變壓器（n=220:12）1集成穩(wěn)壓（CW7805）1限流電阻（300）1集成穩(wěn)壓（CW7905）1整流橋2集成穩(wěn)壓（CW7812）1電源插座1集成穩(wěn)壓（CW7912）1極性電容（220F）2電容（0.1F）4極性電容（3300F）2LED4極性電容（470F）2排線1單排針25撥碼開關15 主要芯片介紹5.1 單片機特點AT89S52單片機特點如表5.1所示。表5.1 AT89S52單片機特點1兼容MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)2.8k可反復擦寫Flash 閃速ROM3 32個可編程I/O

42、口線4256x8bit部RAM52個16位定時/計數(shù)器6全靜態(tài)工作模式：0Hz-33MHz7看門狗（WDT）與雙數(shù)據(jù)指針8全雙工串行UART通道96個中斷源101000次擦寫周期11中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)123級程序加密鎖13 低功耗空閑和掉電模式14掉電標識和快速編程特性15. 靈活的在系統(tǒng)編程（ISP-字節(jié)）16. 4.0-5.0V的工作電壓圍AT89S52有40引腳雙列直插式填和44引腳封裝方式。方型封裝有4個引腳（標有NC）是不連線的，故在連接時應注意。它在一塊小芯片上，有CPU、存儲器、I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。5.2 單片機各引腳介紹(1) VCC：電源。(2) GND

43、：接地。(3) P0口：是一個8位漏極開路的雙向I/O口。(4) P1口：是一個具有部上拉電路的8位雙向I/O口。(5) P2口：是一個具有部上拉電路的8位雙向I/O口，P2口輸出緩沖器能吸入/放出4個TTL輸入。訪問外部程序存儲器與使用16位地址的是數(shù)據(jù)存儲器（MOVXDPTR）時，P2口輸出高8位地址。這種情況下，當不置“1”時，P2口使用強大的部上拉電路。訪問使用8位地址的外部存儲器（MOVX RI）時，P2口輸出P2口鎖存器的容。(6) P3口：是一個具有部上拉電路的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能吸入/放出4個TTL輸入。Flash編程與檢驗時，P3口也接收一些控制信號。表5.2

44、AT89S52的P3口各種專用功能表引腳替代的專用功能P3.0（串行輸入口）P3.1（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4（定時器0的外部輸入）P3.5（定時器1的外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）(7) RST：復位端。當振蕩器工作時，此時高電平將系統(tǒng)復位。(8) ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）是一個用于鎖存地址的低8位字節(jié)的輸出脈沖。(9) PSEN：外部程序存儲器讀選取通信號。（10) EA/Vpp：訪問外部程序存儲器允許端。 (11)XTAL1：振蕩器反向放大器輸入端和部時鐘發(fā)生器的輸入端

45、。XTAL2：振蕩器反相放大器輸出端。5.3 單片機的功能介紹AT89S52與89C51相比新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變化，甚至比89C51更低。新功能主要有：(1) ISP在線編程功能，是一個強大易用的功能。 (2) 最高工作頻率為33MHz，從而具有了更快的計算速度。(3) 有雙工UART串行通道。(4) 部集成看門狗計時器。(5) 雙數(shù)據(jù)指示器。 (6) 電源關閉標識。 (7) 全新的加密算法，這就可以有效的保護不被侵犯。兼容性方面，AT89S52向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。網(wǎng)絡教程上的程序在89S52上一樣可以

46、照常運行，是所謂的向下兼容。AT89S52與89C51相比，具體優(yōu)勢如下：(1) 序存儲器寫入方式寫入程序方式不同，89C51只支持并行寫入。需要VPP燒寫高壓。AT89S52則支持ISP在線可編程寫入技術！串行寫入、速度相當快、穩(wěn)定性好，燒寫電壓也僅僅需要45V即可。(2) 圍AT89S52電源圍寬達4.05.0V。 (3) 性能AT89S52的性能遠高于89C5*,89S5*系列支持最高高達33MHz的工作率。而89C51工作頻率圍最高只支持到24MHz。 (4) 功能89S5*系列的加密算法，使對于89S52的解密變的不可能。程序不易外漏，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權。(5) 兼容性用8

47、9S5*可以代89C5*使用，一樣的程序，運行結果一樣。89S5*兼容性很好。(6) 干擾性由于S5*部集成看門狗計時器，比89C51那樣外接看門狗單元電路要好。 6 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)軟件設計6.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)流程圖6.1.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)主程序流程圖控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖7.1所示。圖7.1 控制系統(tǒng)主程序流程圖6.1.2 中斷服務程序流程圖中斷服務的程序流程圖如圖7.2所示。圖7.2 中斷服務的程序流程圖6.1.3控制系統(tǒng)鍵功能流程圖鍵的功能程序流程圖如圖7.3所示。圖7.3 鍵的功能程序流程圖6.2 軟件和程序設計6.2.1 軟件設計單片機的應用開發(fā)，除了保證硬件電路的

48、正確連接以外，更重要的工作是進行軟件的開發(fā)。單片機與其他微型計算機一樣，若沒有軟件的支持，所設計產(chǎn)品就沒有什么用途。在開發(fā)時，要掌握一定的程序設計和開發(fā)方法。6.2.2 程序說明原理圖按鍵連線：P1.0=剎車；P1.1=緊急；P1.2=?？浚籔1.3=左轉；P1.4=右轉；說明：鍵值是根據(jù)P1的狀態(tài)來確定的。例P1=00011110，表明剎車鍵按下，它的鍵值是0x1e4（只看后面五位），程序清單見附錄1。7 電路功能實現(xiàn)7.1 軟件調(diào)試對應用程序進行排錯調(diào)試就是對已經(jīng)進行過硬件檢查的試驗板和翻譯成機器碼的應用程序，還要進行聯(lián)合排錯和調(diào)試檢查。目前常用的排錯、調(diào)試方法有兩種，一是用單片機仿真開發(fā)

49、裝置與試驗板聯(lián)機提供排錯、調(diào)試手段，具體的方法有單步運行、斷點運行、跟蹤運行、全速運行等。其中單步運行方法是使所編制的程序指令僅執(zhí)行一條就停止下來，檢查試驗板和應用程序中的錯誤，然后再單步執(zhí)行下一條指令；斷點運行方法是在程序中設置斷點，使得當程序執(zhí)行到斷點處時停止，供設計者檢查試驗板和應用程序中的錯誤；跟蹤運行方法是應用程序指令一條一條地執(zhí)行，開發(fā)裝置攝取運行每一條指令的地址、單片機各部分數(shù)據(jù)、I/O端口等處信息，供調(diào)試者隨時停止程序，對各種信息進行檢查和修改；全速運行方法是實時地運行用戶程序，可以檢查用戶程序最終執(zhí)行結果，也可用Vision2軟件進行程序的調(diào)試5。在這次硬件仿真中，應用到了P

50、roteus 軟件。先打開軟件，找到所需元器件，把元器件調(diào)入，連線，下載程序到AT89S52芯片中，運行，根據(jù)不同的按鍵按下的情況的不同，可直觀的看到相應的信號燈亮或閃爍。在此，我們可以先把方案在軟件中調(diào)試，確定方案的可行性以與需要改進的地方，同時，在硬件仿真中，可以很直觀、形象地看到現(xiàn)象。7.2 單片機硬件功能實現(xiàn)單片機硬件功能實現(xiàn)說明如下：1、利用單片機的P0口連接6個LED作為數(shù)據(jù)線輸出使用；2、利用單片機的P1口連接5個開關作為數(shù)據(jù)線輸入使用；3、定時器/計數(shù)器的使用定時器/計數(shù)器0,定時功能,工作方式1,提供30ms的定時時間。4、中斷源的使用定時器/計數(shù)器中斷0。5、按鍵設定P1.0=剎車；P1.1=緊急；P1.2=停靠；P1.3=左轉；P1.4=右轉6、顯示設定P0.0-P0.5控制線，接LED顯示，信號燈順序點亮是左前燈、右前燈、左