基于單片機(jī)的汽車智能照明系統(tǒng)-畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

PAGEIVPAGEIII江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)科院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的汽車智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)汽車行駛安全性的要求越來越高。照明系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全重要組成部分之一，然而燈光光型單一且只能手動(dòng)控制的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在的巨大的交通安全隱患已經(jīng)無法跟上當(dāng)前汽車安全性發(fā)展的趨勢(shì)。因此如何讓汽車傳統(tǒng)照明系統(tǒng)更加智能化、消除存在的安全隱患，成為一個(gè)具有重大現(xiàn)實(shí)意義的課。本課題所研究的汽車自適應(yīng)照明控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)為車輛提供所處環(huán)境位置需要的燈光光型，為駕駛員提供良好的照明范圍，減輕駕駛員的工作壓力，減少交通事故，同時(shí)本系統(tǒng)與手動(dòng)控制并聯(lián)，不妨礙駕駛員對(duì)車燈的手動(dòng)控制。本系統(tǒng)主要有彎道照明前照燈自動(dòng)開閉、會(huì)車時(shí)燈光自動(dòng)切換以及前照燈延時(shí)關(guān)閉功能，可為駕駛員在不同的行駛環(huán)境下提供良好的照明，是汽車智能化照明的一個(gè)更加全面完善的設(shè)計(jì)方案。在現(xiàn)有的對(duì)汽車照明系統(tǒng)的控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，本課題提出了一種以彎道隨動(dòng)轉(zhuǎn)彎車燈調(diào)整為基本功能的汽車智能照明系統(tǒng)控制方案。與以往的技術(shù)相比，本課題引入總線技術(shù)，使系統(tǒng)更符合汽車技術(shù)未來發(fā)展的方向。而且本方案是基于AT89C51單片機(jī)開發(fā)的低成本、低功耗系統(tǒng)，性價(jià)比更為出色。本文首先對(duì)汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)的產(chǎn)生環(huán)境、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)單的介紹，給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案以及實(shí)現(xiàn)功能，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了系統(tǒng)工作的理論計(jì)算基礎(chǔ)，然后根據(jù)系統(tǒng)的需求，在硬件部分，對(duì)微控制器和各實(shí)現(xiàn)功能的傳感器進(jìn)行了選擇，并給出了執(zhí)行器部分的設(shè)計(jì)方案，包括步進(jìn)電機(jī)的選型以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選擇，同時(shí)在詳細(xì)介紹了總線功能及原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)總線接口的硬件電路，包括總線控制器的選型、總線收發(fā)器的選擇等在軟件部分，給出了系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計(jì)流程圖和實(shí)現(xiàn)算法，并在編譯環(huán)境中完成各功能模塊的源代碼編寫。在論文的最后，對(duì)現(xiàn)階段進(jìn)行的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，并提出了許多尚待解決的問題，為今后系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提供了參考意見。關(guān)鍵詞:智能照明；單片機(jī)；信號(hào)采集設(shè)計(jì)AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,peopleincreasinglyhighdemandsondrivingsafety.Oneofthelightingsystemisanimportantcomponentofvehicleactivesafety,howeverlight-lightsingleandcanonlybemanuallycontrolledtraditionallightingsystem,thereisahugehiddentroubleofsafetyhasbeenunabletokeepupwiththecurrentdevelopmenttrendofautomobilesafety.Sohowtomakecarsoftraditionallightingsystemmoreintelligently,toeliminatesecurityrisks,asoneofgreatpracticalsignificance.ThisstudyontheissueofvehicleAdaptivelightingcontrolsystemisabletoautomaticallyprovidetheenvironmentforthevehiclelocationneedtobelight-light,foradrivertoprovidegoodilluminationrange,alleviatetheworkpressureondriverstoreducetrafficaccidents,atthesametimethissystemwithmanualcontrolinparallel,withoutprejudicetothedriver'smanualcontrolofthelights.Thissystemmainlyhasthecurvetoilluminatetheheadlampautomaticmakeandbreak,passesintrafficwhenthelightautomaticcutoveraswellastheheadlamptimedelayclosurefunction,mayprovidethegoodilluminationforthepilotunderthedifferenttravelenvironment,isanautomobileintellectualizationilluminationmorecomprehensiveconsummationdesignproposal.Inexistingtoautomobilelightingsystemcontroltechnologyfoundationin,thistopicproposedonekindtakethecurvefollow-upcurveheadlightadjustmentasthebasicfunctionautomobileintelligencelightingsystemcontrolplan.Comparedwiththeprevioustechnology,thesubjectoftheintroductionofbustechnologytomakethesystemmoreinlinewiththedirectionoffuturedevelopmentofautomotivetechnology.TheprogramisbasedontheAT89CThisarticlefirsttotheautomobileauto-adaptedlightingsystemproductionenvironment,thedomesticandforeigndevelopmentpresentsituationandthetrendofdevelopmenthasmadethesimpleintroduction,hasgiventhesystemoverallprojectdesignaswellastherealizationfunction,andindetailelaboratedthesystemworktheoreticalcalculationfoundationinthisfoundation,Thenthebasissystemdemand,inthehardwarepart,hascarriedonthechoicetothemicrocontrollerandeachrealizationfunctionsensor,andhasgiventheactuatorpartdesignproposal,includingstep-by-stepstheelectricalmachineryshapingaswellasstep-by-stepsthemotor-drivenchipchoice,simultaneouslywasintroducingindetailthemainlinefunctionandintheprinciplefoundationdesignsthebusinterfacethehardwareelectriccircuit,includingthebuscontrolunitshaping,themainlinetransceiverchoiceandsooninthesoftwarepart,hasgiventhesystemvariousfunctionsmoduledesignflowchartandrealizesthealgorithm,andcompletesvariousfunctionsmoduleinthetranslationenvironmentthesourcecodecompilation.Inpaperfinal,carriedontheresearchworktothepresentstagetocarryonthesummary,andproposedmanyShangDaisolvedthequestion,hasprovidedtheadvisoryopinionforthenextsystemfurtherconsummation.Keywords:singlechip；intelligentlighting；Designofsignalcollection目錄摘要……………=1\*ROMANIAbstract………………………=2\*ROMANII1緒論…………………..…..11.1課題背景與意義……………...11.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)……………...…21.3本課題的研究意義與目的………………...…31.4課題內(nèi)容………………...……32控制系統(tǒng)總方案設(shè)計(jì)……..………….…...42.1系統(tǒng)的功能及工作原理……………42.1.1系統(tǒng)的基本功能…………...…….……...42.1.2系統(tǒng)工作原理…………………42.2系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)………42.3單片機(jī)選擇……………...………………52.3.1AT89C51簡(jiǎn)介………………...…………….52.3.2AT89C51結(jié)構(gòu)說明………….….………63控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)………………..…..93.1超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)…………93.1.1超聲波測(cè)距原理………93.1.2超聲波測(cè)距儀原理框圖…………………93.1.3單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)距原理………………93.1.4超聲波發(fā)射電路………………93.1.5超聲波檢測(cè)接收電路………………103.2光強(qiáng)檢測(cè)………………103.2.1光照檢測(cè)方式…………103.2.2檢測(cè)電路………………113.3信號(hào)采集設(shè)計(jì)………………113.3.1車速信號(hào)的采集和處理………………113.3.2方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)調(diào)理電路……………….133.3.3光電傳感器信號(hào)的采集和處理………..…143.3.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路………………153.3.5前照燈自動(dòng)開閉和遠(yuǎn)近光自動(dòng)切換電路設(shè)計(jì)…………..163.3.6電源及斷電保護(hù)電路…………………163.4單片機(jī)電路設(shè)計(jì)………………173.5電源模塊部分設(shè)計(jì)………………183.6亮燈控制模塊………………193.7按鍵模塊設(shè)計(jì)………………203.8電壓比較器………………203.8.1基本過零比較器………………203.8.2任意電平比較器………………214控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)……………...…………….……..234.1Keilc介紹………...……….234.2Keilc工程的建立………234.3系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)………………264.4延時(shí)子程序………………274.5消抖子程序………………274.6中斷子程序………………285設(shè)計(jì)小結(jié)……………30致謝……………...……………..31參考文獻(xiàn)…………………….…..32附錄A英文參考文獻(xiàn)………..…33附錄B參考文獻(xiàn)中文翻譯………………37附錄C系統(tǒng)總程序……………..401緒論1.1課題背景與意義自19世紀(jì)汽車誕生以來，已經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的風(fēng)雨。想當(dāng)初，卡爾本茨造出的三輪汽車每小時(shí)的時(shí)速僅為18公里/時(shí)，而現(xiàn)在已經(jīng)誕生了時(shí)速600公里的超級(jí)跑車。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，汽車已成為現(xiàn)代人生活中不可或缺的交通工具。然而，隨著汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步以及車輛數(shù)目的增加，汽車也給現(xiàn)代社會(huì)帶來了新的問題。頻繁發(fā)生的交通事故已經(jīng)成為不得不嚴(yán)肅對(duì)待的世界性問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各種意外事故中，以車禍占首位，占意外死亡總數(shù)的50%以上。僅以汽車交通事故為例，全世界因交通事故而死亡的人數(shù)己超過3000萬人，比世界大戰(zhàn)所死亡的人數(shù)還多。而其中以青少年與老年人的死亡率最高，值得注意的是：兒童青少年一直都是交通事故導(dǎo)致傷亡的高危人群。據(jù)估計(jì)，近年來全世界每年在車禍中喪生的人數(shù)約為30萬人，受傷者約3000萬人，其中終身殘疾者約為300萬人。我國城市每萬輛車死亡率為50→10.8人左右，與國外相比較，為日本的26.5倍。美國的17.8倍。若以萬輛車的死亡率作比較，我國車禍的發(fā)生率和死亡率皆居世界之首位。據(jù)公安部交通管理局的統(tǒng)計(jì)：2005年，全國共發(fā)生道路交通事故450254起，造成98738人死亡、469911人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失18.8億元。自2001年以來全國交通事故死亡人數(shù)首次回落到10萬人以下。中國由于交通事故每年死亡超過萬人，死者大多是年輕人，占全球交通事故死亡人數(shù)的五分之一，居世界各國之首，中國每5分鐘有一人因車禍死亡，每一分鐘有一人因車禍傷殘，每天死亡280多人，每年死亡10萬多人，中國的汽車數(shù)量僅占世界的1.9%，而車禍死亡人數(shù)占世界15%，且每年增加4.5%。如何提高汽車的安全性、減少交通事故的發(fā)生已經(jīng)成為全世界的迫切要求。汽車安全性分為三大部分主動(dòng)安全性、被動(dòng)安全性和防火安全性。所謂主動(dòng)安全性，是指汽車設(shè)計(jì)者在汽車的配置中，采取一系列技術(shù)措施，以預(yù)防和減少安全事故的發(fā)生，其中包括汽車夜間照明、各種指示信號(hào)、駕駛員視野、制動(dòng)以及輪胎等所謂被動(dòng)安全性，是指在汽車中采取一系列技術(shù)措施，使得安全事故一旦發(fā)生時(shí)，可最大限度地防止或減少對(duì)人員造成的傷害；其中包括車身結(jié)構(gòu)、安全玻璃、座椅、頭枕、內(nèi)外部凸出物以及安全氣囊等。汽車照明系統(tǒng)作為汽車最主要的主動(dòng)安全裝置之一，主要負(fù)責(zé)前方路況的照明，提供給駕駛者前方的路況信息，使駕駛員能夠及時(shí)看清障礙物并做出反應(yīng)，是保證汽車在夜間或能見度較低的環(huán)境下安全行駛的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的汽車照明系統(tǒng)主要包括照明裝置照明燈和信號(hào)裝置。其中照明燈的功能是在黑暗環(huán)境中照亮汽車行駛前方的路面倒車燈照亮汽車后方，在倒車時(shí)也是照亮行駛方向；照明燈主要是指前照燈、前霧燈、倒車燈和牌照燈；其次像室內(nèi)燈、儀表等和行李箱燈也屬照明燈用；信號(hào)裝置包括汽車信號(hào)燈和回復(fù)反射器；信號(hào)燈中又包括轉(zhuǎn)向指示燈、制動(dòng)燈、后霧燈和位置燈等。信號(hào)燈的功能，是向其他道路使用者表明本車的存在，以及本車將要轉(zhuǎn)向某一方向或正在制動(dòng)減速等，以引起對(duì)其的特別關(guān)注。事實(shí)上，前霧燈兼有照明和信號(hào)的兩種功能，它是在霧、雪、雨或塵埃蔓延等有礙可見度的情況下，為改善車輛前方道路照明和使迎面來車易于發(fā)現(xiàn)車輛的燈具。但是在實(shí)際的使用中，傳統(tǒng)的前照燈系統(tǒng)存在著許多的安全隱患。特別是在交通事故多發(fā)和高致死率的夜間，傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)難以對(duì)汽車提供有效的安全保護(hù)。世界汽車安全事故統(tǒng)計(jì)資料表明夜間發(fā)生的交通事故是白天的三倍，照明狀況不良時(shí)的事故率又是照明良好時(shí)的三倍。我國交通事故統(tǒng)計(jì)資料顯示，僅1994年因燈光問題釀成的安全事故就有近千起，造成三百多人死亡。而造成夜間事故平頻發(fā)的主要原因是在晚上駕駛員的可視度與白天相比大幅度的下降，同時(shí)雨霧和空氣中的一些污染物在前窗玻璃上形成的水滴和污物也會(huì)讓駕駛員的距離感產(chǎn)生失真，嚴(yán)重影響了駕駛員對(duì)前方彎道障礙物的判斷，而依靠傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)即使將近光燈、遠(yuǎn)光燈和前霧燈全部開啟也依然會(huì)存在著照明盲區(qū)，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。上述這些問題的存在，就使得研制出一種具有多種照明功能的新型照明系統(tǒng)成為必然的趨勢(shì)，并且這些功能的切換，出于安全上的考慮，應(yīng)該是無需駕駛員手動(dòng)控制全智能實(shí)現(xiàn)的。與此同時(shí)，隨著科學(xué)進(jìn)步的發(fā)展，越來越多的高新技術(shù)開始運(yùn)用在汽車工業(yè)上。汽車雖然本是主要偏向于機(jī)械配合的一項(xiàng)技術(shù)，不過近幾十年隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都開始提倡機(jī)電一體化，汽車也不例外：安全、節(jié)能、環(huán)保以及智能化和信息化是未來汽車的發(fā)展趨勢(shì)。與這些要求相適應(yīng)，汽車電子化的趨勢(shì)越來越明顯，各類電器元件在汽車成本中所占比例也越來越高，如今的汽車上都是動(dòng)輒數(shù)百個(gè)電子元件，數(shù)以捆計(jì)的汽車線路控制著汽車多個(gè)部門的協(xié)調(diào)工作，國外專家預(yù)測(cè)未來3-5年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25%以上，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”可以說汽車電子化已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志。在現(xiàn)代汽車制造工藝中引入電子技術(shù)不僅提高了汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，使汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的紀(jì)元，而且還開拓了電子產(chǎn)品的市場(chǎng)，推動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。將汽車電子技術(shù)運(yùn)用到汽車照明領(lǐng)域，將微控制器、傳感器、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、自動(dòng)控制理論與傳統(tǒng)的汽車前照明機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，開發(fā)出能夠解決由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)帶來的安全問題的新型智能車燈，將是未來汽車前照明系統(tǒng)的發(fā)展方向。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)自適應(yīng)智能前照燈技術(shù)（AFS）在汽車照明領(lǐng)域的重大突破，極大程度的保障了夜間行車安全的同時(shí)也提升了行車的舒適性，日本和歐洲的各大汽車制造商對(duì)此已達(dá)成共識(shí)并自上世紀(jì)九十年代起就以開始投入研究。目前，在國外自造商都紛紛推出自己研發(fā)的自適應(yīng)前照明系統(tǒng)，不僅在其高檔車型中標(biāo)配系統(tǒng)，甚至在中低檔轎車車型中也將該系統(tǒng)作為選配列出。最近，福特公司也研發(fā)了一種新型智能主動(dòng)轉(zhuǎn)向頭大燈技術(shù)，大大提高了夜間的行駛安全。在福特公司所研制的系統(tǒng)中將LED二極發(fā)光體作為照明光源的頭燈系統(tǒng)。LED(半導(dǎo)體發(fā)光二極管)車燈也是一種比較新型的車燈技術(shù)，它不僅節(jié)省能源，而且使用壽命長，是各大汽車制造商的研究熱點(diǎn)。不過LED車燈目前主要用于信號(hào)燈、指示燈等小型照明領(lǐng)域。福特公司展現(xiàn)其獨(dú)特的科技將LED技術(shù)運(yùn)用與智能前照燈系統(tǒng)中，使系統(tǒng)不僅省電、高亮度，讓外形設(shè)計(jì)也變得令人耳目一新。該系統(tǒng)包括以下功能：1、可調(diào)整LED車燈；2、LED駐車燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈；3、投影式前照燈。福特的這款新系統(tǒng)雖然還處于概念階段，但其技術(shù)已經(jīng)十分成熟，不久便能正式投入市場(chǎng)。在2006年北美車展展出的林肯概念車就采用了這項(xiàng)新技術(shù)。國內(nèi)的各大汽車生產(chǎn)商也開展了對(duì)AFS系統(tǒng)的大力研發(fā)，比如自東風(fēng)集團(tuán)在其推出的日產(chǎn)新天籟上就安裝了他們最近研究的智能轉(zhuǎn)向照明輔助系統(tǒng)，它不僅裝備了遠(yuǎn)近光氛氣大燈且在隨動(dòng)轉(zhuǎn)向大燈技術(shù)上，又有著自己的發(fā)展方向。新天籟擁有一套智能轉(zhuǎn)向照明輔助系統(tǒng)，但原理有別于我們所說得“隨動(dòng)”功能。新天籟除了遠(yuǎn)近光燈之外，在前大燈的外側(cè)還添加了一個(gè)鹵素?zé)簦?dāng)轉(zhuǎn)向到一定角度后，這個(gè)鹵素大燈就會(huì)自動(dòng)開啟，輔助照明。雖然這在技術(shù)上似乎不如真正的“隨動(dòng)”先進(jìn)，但效果同樣不錯(cuò)。這有些類似于福特公司在AFS上的設(shè)計(jì)新思路，即用鹵素大燈作為轉(zhuǎn)彎時(shí)的輔助照明燈，此外新天籟具備光束的高度調(diào)節(jié)功能。但是國內(nèi)對(duì)汽車自適應(yīng)智能照明控制系統(tǒng)領(lǐng)域的研究起步較晚，相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行較少，技術(shù)以從國外引入為主，然而引入的國外系統(tǒng)大多是基于生產(chǎn)商本國的道路情況設(shè)計(jì)，而國內(nèi)的道路狀況有著自己的交通特點(diǎn)和地形地貌，因而往往系統(tǒng)的功效往往得不到最大的發(fā)揮，給系統(tǒng)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用帶來了阻礙。自適應(yīng)智能照明系統(tǒng)在汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域的重大突破和顯著成效使其成為未來國內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠商在汽車智能照明系統(tǒng)方面的熱門研究方向之一。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，使用者在考慮車載高新技術(shù)的同時(shí)，對(duì)汽車的安全性也越來越重視。為滿足市場(chǎng)的需求，安全、舒適、節(jié)能將是未來自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)的發(fā)展方向。首先，在未來的汽車智能前照明系統(tǒng)中將會(huì)集成圖像識(shí)別功能以檢測(cè)行人、車輛和路邊障礙物，為駕駛員提供更加安全的行駛環(huán)境其次，未來的自適應(yīng)照明系統(tǒng)將與自適應(yīng)巡航控制（ACC）和車道偏離警告系統(tǒng)（LDWS）等其他新型汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)相結(jié)合，不僅可以更加精確的預(yù)測(cè)前方的路面狀況從而對(duì)光型進(jìn)行更智能化地調(diào)節(jié)，同時(shí)也能使系統(tǒng)變得更加集成化、低成本化；并且隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，LED的性價(jià)比不斷提高，據(jù)專家預(yù)測(cè)，新一代的汽車自適應(yīng)照明系統(tǒng)也將采用LED轉(zhuǎn)向燈，由于LED燈具有壽命長、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，可以使得整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能性和可靠性明顯提高。1.3本課題的研究意義與目的隨著汽車制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車的行駛安全成為人們?cè)絹碓疥P(guān)心的問題。而汽車前照燈作為汽車主動(dòng)安全的主要組成部分之一，也必須滿足使用者越來越高的要求。一個(gè)優(yōu)秀的汽車照明系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下標(biāo)準(zhǔn)能夠?yàn)轳{駛者提供前方路段的景象信息，讓駕駛者有充足的時(shí)間對(duì)可能面對(duì)的危險(xiǎn)做出反應(yīng)給駕駛者提供信息時(shí)不會(huì)增加駕駛員的疲勞給本車駕駛員帶來方便的同時(shí)不會(huì)給其它車道使用者的帶來麻煩。本課題所研究的自適應(yīng)智能前照明系統(tǒng)正是基于這些條件而研制的，智能前照明系統(tǒng)不像傳統(tǒng)的前照明系統(tǒng)只能工作在固定的初始設(shè)定模式下，而能夠通過各種傳感器所采集的汽車當(dāng)前行駛車速、方向盤轉(zhuǎn)角、車身俯仰狀態(tài)、前方路況等數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的行駛狀況，調(diào)整配光機(jī)構(gòu)來為駕駛員提供當(dāng)前駕駛環(huán)境下最適合的視野范圍，極大程度保證了駕駛員在各行駛環(huán)境下的行車安全。由于我國的汽車工業(yè)起步較慢，在一些高新技術(shù)方面與國外更是差距甚大。這個(gè)問題在汽車照明領(lǐng)域方面表現(xiàn)的尤為明顯?，F(xiàn)階段國外的各大廠商都有著專門研發(fā)智能照明系統(tǒng)的研發(fā)技術(shù)部門，在許多的車型上也展出了他們先進(jìn)的研究成果。但是中國現(xiàn)在對(duì)此技術(shù)進(jìn)行專門研究的廠商十分之少，而且相關(guān)技術(shù)也基本都是直接從國外引進(jìn)，難有自主開發(fā)的。然而前照明系統(tǒng)的智能化是未來的發(fā)展趨勢(shì)，加快國內(nèi)的研發(fā)速度，開發(fā)出屬于中國自己的智能前照明系統(tǒng)不僅能夠打破國外的技術(shù)壟斷，還能占有更多的汽車國際市場(chǎng)，具有重大的意義。1.4課題內(nèi)容本設(shè)計(jì)是關(guān)于汽車智能化汽車照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，完成汽車智能化汽車照明系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)，同時(shí)要求開發(fā)的汽車智能化汽車照明系統(tǒng)有一定的實(shí)用性，能滿足汽車彎道轉(zhuǎn)向工況的性能需求。⑴了解汽車智能化汽車照明系統(tǒng)的性能要求和設(shè)計(jì)步驟；⑵掌握汽車智能化汽車照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和流程；⑶能夠熟練地查閱有關(guān)參考文獻(xiàn)及資料；⑷熟悉畢業(yè)論文的格式和撰寫軟件的操作。2控制系統(tǒng)總方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的功能及工作原理2.1.1系統(tǒng)的基本功能汽車自適應(yīng)照明控制系統(tǒng)的基本功能如下：⑴夜晚行駛轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輛根據(jù)轉(zhuǎn)向角和車速的變化自動(dòng)調(diào)整前照燈的近光照射方向，照亮車輛即將行駛到的前方的路面；⑵當(dāng)汽車前后載荷發(fā)生變化而使汽車車身傾斜時(shí)，根據(jù)安裝在前后車軸上的車身高度傳感器所測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行判斷處理，補(bǔ)償車輛載荷的變化，實(shí)現(xiàn)照明距離的自動(dòng)調(diào)節(jié)；⑶夜晚汽車行駛在高速公路上，遇到上坡時(shí)，根據(jù)車速、坡度以及汽車到坡的距離等信息自動(dòng)調(diào)整前照燈的照射距離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離照明，增加前方路面的視野信息；⑷夜晚行駛會(huì)車時(shí)，前照燈的遠(yuǎn)近光變光控制會(huì)車時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)變?yōu)榻鉅顟B(tài)會(huì)車完畢自動(dòng)恢復(fù)到遠(yuǎn)光狀態(tài)；⑸前照燈自動(dòng)開關(guān)控制主要有以下功能：①當(dāng)外界光線不足時(shí)比如夜幕降臨、夜間、白天過隧道、進(jìn)入地下停車場(chǎng)等，影響駕駛員的正常行駛，開啟前照燈；②當(dāng)外界光線足夠時(shí)如黎明、白天、駛出隧道后等，關(guān)閉前照燈；③為防止外界環(huán)境瞬間變亮，車燈關(guān)閉，采取延時(shí)的措施，即當(dāng)周圍的亮度持續(xù)明亮一段時(shí)間時(shí)，關(guān)閉前照燈；=6\*GB2⑹停車后車燈的延時(shí)關(guān)閉：夜晚停車熄火后，根據(jù)檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)和車門的狀態(tài)，前照燈自動(dòng)延時(shí)熄滅，為司機(jī)在光線不足的環(huán)境下提供方便；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖2-1系統(tǒng)工作流程圖2.1.2系統(tǒng)工作原理利用速度傳感器和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車身高度傳感器、紅外測(cè)距傳感器、光電傳感器以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)和車門狀態(tài)的檢測(cè)來判斷確定車輛的行駛狀態(tài)、車輛行駛的道路狀況和外界環(huán)境光線的強(qiáng)弱以及光線實(shí)時(shí)變化的情況，把檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并輸入到單片機(jī)進(jìn)行判斷處理，進(jìn)而發(fā)出相應(yīng)的指令控制車燈做出相應(yīng)的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)車燈的自動(dòng)控制；同時(shí)，系統(tǒng)在車輛行駛前以及行駛過程中，通過用檢測(cè)各個(gè)車燈供電線路的反饋電流信號(hào)以及光電傳感器檢測(cè)輸入的信號(hào)兩種方法來共同檢測(cè)判斷各個(gè)車燈正常與否。2.2系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)車智能前照燈系統(tǒng)包括傳感器模塊、MCU、步進(jìn)電機(jī)、前照燈，如圖2-2所示：圖2-2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖智能前照燈的工作原理：當(dāng)車輛進(jìn)入彎道時(shí)，MCU通過采集車速和方向盤轉(zhuǎn)角變化，判斷是否對(duì)前照燈進(jìn)行水平調(diào)光，并進(jìn)一步計(jì)算出兩燈在左右方向上的調(diào)節(jié)角度，然后轉(zhuǎn)換成各步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制參數(shù)，控制相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，完成調(diào)光過程。

2.3單片機(jī)選擇2.3.1AT89C51簡(jiǎn)介在車載電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，微控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接決定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。一般來說，選用車載電子系統(tǒng)微控制器時(shí)應(yīng)考慮微控制器應(yīng)用的類型、I／O接口、主頻、功耗、所支持的存儲(chǔ)器類型、總線、價(jià)格、封裝、產(chǎn)品的生命力和廠家的實(shí)力、技術(shù)支持以及第三方軟件的支持等因素，但最重要的是微控制器的穩(wěn)定性，安全問題應(yīng)該永遠(yuǎn)是車載系統(tǒng)首要考慮的因素。由于高度的通用性和出色的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)選用美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)AT89C51作為微控制器。片內(nèi)含4kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。如圖：圖2-3芯片引腳圖2.3.2AT89C51結(jié)構(gòu)說明⑴主要特性：①與MCS-51兼容②4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器③壽命：1000寫/擦循環(huán)④數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年⑤全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz⑥三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定⑦128*8位內(nèi)部RAM⑧32可編程I/O線⑨兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器⑩5個(gè)中斷源A.可編程串行通道B.低功耗的閑置和掉電模式C.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路⑵管腳說明：①VCC：供電電壓；

GND：接地。②P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。③P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。④P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。⑤P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3管腳備選功能：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。⑥

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。⑦/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。⑧/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。⑨XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。⑩XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。⑵振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。⑶芯片擦出：

整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：圖2-4AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)3控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)3.1.1超聲波測(cè)距原理發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度υ在空氣中傳播，在到達(dá)被測(cè)物體時(shí)被反射返回，由接收器接收，其往返時(shí)間為t，由s=vt/2即可算出被測(cè)物體的距離。由于超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關(guān)，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。?.1超聲波波速與溫度的關(guān)系表溫度（℃）-30-20-100102030100聲速（m／s）3133193253233383443493863.1.2超聲波測(cè)距儀原理框圖單片機(jī)發(fā)出40kHZ的信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為t，再由軟件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送LED顯示。超聲波發(fā)射器超聲波發(fā)射器放大電路超聲波接收器放大電路鎖相環(huán)檢波電路定時(shí)器單片機(jī)控制顯示器圖3-1超聲波測(cè)距儀原理框圖3.1.3單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)距原理單片機(jī)發(fā)出超聲波測(cè)距是通過不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差tr，然后求出距離S＝Ct／2，式中的C為超聲波波速。限制該系統(tǒng)的最大可測(cè)距離存在4個(gè)因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍、減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計(jì)方法。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速C與溫度有關(guān)。3.1.4超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路原理圖如圖3-2所示。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，單片機(jī)P1.0端口輸出的40kHz的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推換形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間。圖3-2超聲波發(fā)射電路原理圖壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。3.1.5超聲波檢測(cè)接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測(cè)距的超聲波頻率40kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路(如圖3-3)。實(shí)驗(yàn)證明用CX20106A接收超聲波(無信號(hào)時(shí)輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。圖3-3超聲波檢測(cè)接收電路3.2光強(qiáng)檢測(cè)3.2.1光照檢測(cè)方式 方案一、采用光敏二極管或三極管等光傳感器件把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字電平，然后直接接入單片機(jī)I/O引腳。 方案二、采用光敏電阻把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值（模擬值），然后通過運(yùn)放后給單片機(jī)輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。由于光敏電阻屬于純阻性器件，所以采用方案一。3.2.2檢測(cè)電路如圖3-4所示，當(dāng)外界環(huán)境光照強(qiáng)時(shí)，光敏電阻R13阻值較小，則A點(diǎn)電平較低；當(dāng)外界環(huán)境光照弱時(shí)，光敏電阻R13阻值較大，則A點(diǎn)電平較高，將此電平送到單片機(jī)，由程序控制是否實(shí)現(xiàn)照明。圖3-4系統(tǒng)硬件圖電路3.3信號(hào)采集設(shè)計(jì)汽車電子控制系統(tǒng)有三個(gè)主要的部分傳感器、控制電路以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，傳感器部分負(fù)責(zé)將汽車行駛狀態(tài)及外界環(huán)境狀況的變化量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以便控制電路接受處理?？刂齐娐肥钦麄€(gè)系統(tǒng)的核心，它將傳感器輸送進(jìn)來關(guān)于汽車行駛狀態(tài)、外界環(huán)境狀況的變化量及司機(jī)的干預(yù)信息的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并發(fā)出相應(yīng)的指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是整個(gè)系統(tǒng)最后的操作者，它接受控制電路發(fā)出的指令，并按照指令執(zhí)行相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作。對(duì)于汽車自適應(yīng)照明控制系統(tǒng)，主要是通過控制電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)及繼電器來執(zhí)行完場(chǎng)動(dòng)作的。本系統(tǒng)中，輸入的信號(hào)主要有以下幾種形式大連理大學(xué)碩十學(xué)位論文脈沖量車速信號(hào)開關(guān)量車高傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)和車門狀態(tài)，接近開關(guān)數(shù)字量方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，紅外測(cè)距傳感器。3.3.1車速信號(hào)的采集和處理⑴車速計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)用的捷達(dá)汽車的速度測(cè)量方法為脈沖式測(cè)速法。它利用與車輪同步旋轉(zhuǎn)的脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生與車輪轉(zhuǎn)速成正比的脈沖數(shù)，再根據(jù)適當(dāng)比例調(diào)整單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)的計(jì)數(shù)，就可表示車輛運(yùn)行的速度。在對(duì)脈沖發(fā)生器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，脈沖周期過長或過短都會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生很大的誤差。周期過長，導(dǎo)致微控制器定時(shí)器溢出，引起誤差；周期過短，導(dǎo)致微控制器讀取定時(shí)器時(shí)間比例變大，引起誤差。周期過短時(shí)，可利用計(jì)算在一定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生脈沖數(shù)量的方法來減小誤差，稱為定時(shí)累計(jì)平均值法。周期過長時(shí)，可以計(jì)算轉(zhuǎn)速信號(hào)兩個(gè)有效脈沖之間的時(shí)間間隔來計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱為有效脈沖發(fā)生時(shí)刻法。由于車速傳感器脈沖數(shù)與車速真實(shí)比例相關(guān)信息未知，因此，無法計(jì)算出真實(shí)的車速值。實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了兩種方法，固定脈沖數(shù)在不同的數(shù)值，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行了測(cè)量。在未進(jìn)行真車實(shí)驗(yàn)之前，為方便進(jìn)行系統(tǒng)汽車臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，這里約定一個(gè)脈沖間隔，汽車剛好行駛1米的距離。因此，車速采集節(jié)點(diǎn)傳輸給主控節(jié)點(diǎn)車速信息時(shí)，只需回傳單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)即可。⑵硬件原理圖車速采集節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)包括CAN總線通訊電路設(shè)計(jì)與車速采集電路設(shè)計(jì)兩部分，如圖3-5所示。圖3-5車速采集節(jié)點(diǎn)硬件原理圖⑶車速采集實(shí)驗(yàn)方法車速脈沖模擬時(shí)，產(chǎn)生固定車速是為了保證車速采集節(jié)點(diǎn)能夠正確采集車速脈沖，產(chǎn)生隨動(dòng)車速是為了模擬真實(shí)車速傳感器的脈沖信息。為了方便調(diào)試，在設(shè)計(jì)車速脈沖模擬器時(shí)，加上了八段數(shù)碼顯示管和多路開關(guān)，通過多路開關(guān)選擇產(chǎn)生固定車速的不同車速值及隨動(dòng)車速的隨動(dòng)產(chǎn)生方式，通過八段數(shù)碼顯示現(xiàn)在的脈沖產(chǎn)生速度。車速脈沖模擬器的硬件電路圖如圖3-6所示，將微控制器AT89C51的P3.6口做車速脈沖的輸出口，外接多路開關(guān)來確定定時(shí)器調(diào)整方案，用八段數(shù)碼顯示管顯示當(dāng)前的車速值。外接開關(guān)接到AT89C51的P1.4-P1.7口上，八段數(shù)碼管的八段顯示管引腳通過限流電阻接到P0口上，選通引腳分別與P2.6、P2.7相連。圖3-6車速脈沖模擬器硬件電路圖3.3.2方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)調(diào)理電路根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角發(fā)生變化時(shí)光電編碼器便會(huì)發(fā)出A、B兩路相位差90°的數(shù)字脈沖信號(hào)。正轉(zhuǎn)時(shí)A超前B為90°，反轉(zhuǎn)時(shí)B超前A為90°。脈沖的個(gè)數(shù)與角度值成比例的關(guān)系，所以通過對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)就可以得到方向盤轉(zhuǎn)角的大小。因此本系統(tǒng)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角的測(cè)量選用EPC-755A光電編碼器作為傳感器，其輸出電路選用集電極開路，這種編碼器體積小，具備良好的使用性能，在角度測(cè)量、位移測(cè)量時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖信號(hào)?？紤]到汽車方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)是雙向的，既可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，也可逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其最大旋轉(zhuǎn)角度均為兩圈半，選用分辨率為360個(gè)脈沖/圈的編碼器，其最大輸出脈沖為900個(gè)，需要對(duì)編碼器的輸出信號(hào)進(jìn)行鑒相后才能計(jì)數(shù)。圖7出了光電編碼器實(shí)際使用的鑒相與雙向計(jì)數(shù)電路，鑒相電路用1個(gè)D觸發(fā)器和2個(gè)與非門組成，計(jì)數(shù)電路用3片74LS193組成。在系統(tǒng)上電初始化時(shí)，先對(duì)其進(jìn)行復(fù)位(CLR信號(hào))，再將其初值設(shè)為800H，即2048(LD信號(hào))；如此，當(dāng)方向盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)電路的輸出范圍為2048～2948，當(dāng)方向盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)電路的輸出范圍為2048～1148；計(jì)數(shù)電路的數(shù)據(jù)輸出D0～D11送至數(shù)據(jù)處理電路。 圖3-7方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)調(diào)理電路3.3.3光電傳感器信號(hào)的采集和處理根據(jù)《中華人民共和國道路交通管理?xiàng)l例》第四十九條規(guī)定，夜間在沒有路燈或照明不良的道路上，須距對(duì)面來車一百五十米以外互閉遠(yuǎn)光燈，改用近光燈。而傳統(tǒng)的前照燈遠(yuǎn)近光的切換是通過手動(dòng)變光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，會(huì)車時(shí)，防止造成對(duì)方駕駛員炫目，將遠(yuǎn)光燈變?yōu)榻鉄簦緳C(jī)需要不停地切換遠(yuǎn)、近光開關(guān)，使司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度大大增加，此外，若駕駛員忘記了變光或者變光不及時(shí)，就會(huì)造成對(duì)方司機(jī)炫目，給行車安全構(gòu)成了極大威脅。隨著汽車保有量的增加，這種狀況就更加的明顯。所以迫切需要在前照燈電路系統(tǒng)中采用自動(dòng)變光系統(tǒng)，使車輛在會(huì)車時(shí)能夠自動(dòng)的及時(shí)切換遠(yuǎn)近光，提高車輛行駛的安全性和舒適性。此外，當(dāng)外界光線不足時(shí)（比如夜幕降臨、夜間、白天過隧道、進(jìn)入地下停車場(chǎng)），影響駕駛員的正常行駛，開啟前照燈當(dāng)外界光線足夠時(shí)（如黎明、白天、駛出隧道后等），關(guān)閉前照燈。本系統(tǒng)選用光敏電阻來檢測(cè)外界光照強(qiáng)度，它是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器。光照強(qiáng)度越強(qiáng)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性就越好，輸出的信號(hào)就越大，反之則越小。由于其體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、壽命長、價(jià)格低，在自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛會(huì)車用光敏傳感器安裝在后視鏡支架上或安裝在前中網(wǎng)與散熱器之間，用來接受感應(yīng)會(huì)車時(shí)對(duì)面汽車的光線。感應(yīng)外界光強(qiáng)的光電傳感器安裝在汽車一前部擋風(fēng)玻璃前，用來感應(yīng)外界環(huán)境的光強(qiáng)。為了穩(wěn)定檢測(cè)出光強(qiáng)強(qiáng)度，防止外界環(huán)境瞬間變化，而使一前照燈不斷地開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)采取延時(shí)的措施，即當(dāng)周圍環(huán)境的亮度持續(xù)明亮一段時(shí)間時(shí)，才關(guān)閉前照燈，反之，則開啟前照燈。光電傳感器信號(hào)的處理電路如圖巧所示，兩路信號(hào)處理電路相同，在此只給出一路。利用放大器LM324和LM339比較器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大比較后分別通過I/O口P1.1和P1.2送入單片機(jī)進(jìn)行判斷處理。調(diào)節(jié)電位器的阻值可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)變光的靈敏度。圖3-8光電傳感器的信號(hào)處理電路3.3.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)角位移或線位移的執(zhí)行器，可以直接實(shí)現(xiàn)控制。它的機(jī)械角位移與輸入的數(shù)字脈沖信號(hào)有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系：即一個(gè)脈沖信號(hào)可以使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)前進(jìn)一步，是一種比較理想的執(zhí)行元件。電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)?？刂齐姍C(jī)實(shí)際上就是控制輸入脈沖序列，使步進(jìn)電機(jī)按照預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)需要的轉(zhuǎn)角。本系統(tǒng)使用的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.8，工作頻率為200-1000Hz。它作為種電脈沖到角位移的轉(zhuǎn)換元件，有價(jià)格低廉，易于控制，無積累誤差、輸出力小、響應(yīng)速度快、可以調(diào)節(jié)、壽命長、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。為了使步進(jìn)電機(jī)能夠輸出足夠的功率，單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)還需要進(jìn)行功率放大。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路一般由兩部分組成，一部分是環(huán)形脈沖分配器，它決定步進(jìn)電機(jī)各相繞組的通電順序。本設(shè)計(jì)采用的日本SANYO（三洋）公司生產(chǎn)的PMM8713環(huán)形脈沖分配器與ST公司生產(chǎn)的L6506與L298N步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。圖3-9步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.3.5前照燈自動(dòng)開閉和遠(yuǎn)近光自動(dòng)切換電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)中前照燈的自動(dòng)開閉和遠(yuǎn)近光的自動(dòng)切換是通過控制繼電器觸點(diǎn)的切換來實(shí)現(xiàn)的，具體電路如圖所示：圖3-10前照燈自動(dòng)開閉和遠(yuǎn)近光切換電路系統(tǒng)采用一對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外的弱電和強(qiáng)電進(jìn)行了隔離，信號(hào)通過三極管進(jìn)行放大驅(qū)動(dòng)繼電器工作。遠(yuǎn)近光切換電路中，當(dāng)單片機(jī)口輸出高電平時(shí)，光電藕合器的二極管截止，三極管不導(dǎo)通，繼電器不通電，此時(shí)前照燈處于近光狀態(tài)當(dāng)單片機(jī)口為低電平時(shí)，光電藕合器的二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，在放大器的驅(qū)動(dòng)下，繼電器切換至遠(yuǎn)光觸點(diǎn)，此時(shí)燈光由近光變?yōu)檫h(yuǎn)光。前照燈自動(dòng)開閉電路中，當(dāng)單片機(jī)口輸出高電平時(shí)，光電藕合器的二極管截止，三極管不導(dǎo)通，繼電器不通電，此時(shí)前照燈不打開，處于關(guān)閉狀態(tài)當(dāng)單片機(jī)口為低電平時(shí)，光電禍合器的二極管發(fā)光，三極管導(dǎo)通，繼電器在放大器的驅(qū)動(dòng)下將觸點(diǎn)閉合，開啟前照燈。繼電器在釋放時(shí)，線圈兩端會(huì)產(chǎn)生較高的反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而可能損壞三極管放大器，故系統(tǒng)中并入一個(gè)續(xù)流二極管來保護(hù)三極管放大器。3.3.6電源及斷電保護(hù)電路汽車蓄電池提供12v左右的電源，而該控制系統(tǒng)需要兩路電源：+5v和+12v電源。5v電源用于（L6506）和車速、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)調(diào)理電路等供電，12v電源給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(L298N)等供電?？紤]到成本和易購性，我們選用LM78H05芯片作為電源轉(zhuǎn)換芯片。為了在掉電的時(shí)候可以及時(shí)地保存數(shù)據(jù)，在電源地輸入端加一個(gè)1000F的電解電容，當(dāng)電源斷開的時(shí)候，大電容可以維持單片機(jī)電源足夠長的時(shí)間，使得單片機(jī)可以完成外部中斷的服務(wù)程序。圖3-11電源及斷電保護(hù)電路3.4單片機(jī)電路設(shè)計(jì)=1\*GB2⑴電源電路主電源引腳：40引腳VCC：接＋5V電源正端。20引腳VSS:接+5V電源地端。=2\*GB2⑵控制電路開關(guān)引腳P1口：低電平電平有效。如圖：圖3-12開關(guān)按鍵連接圖中斷接P3口，如圖：圖3-13中斷連接圖=3\*GB2⑶晶振電路AT89C52單片機(jī)片內(nèi)含有一個(gè)高增益的反相放大器，通過X1，X2外接作為反饋元件的晶體后便成為自激振蕩器，如圖4-4所示：X1：振蕩器反向放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。X2：振蕩器方向放大器的輸出端。圖3-14晶振電路=4\*GB2⑷EA引腳電路EA引腳功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇，其引腳連接如圖4-5所示：圖3-15EA引腳圖EA為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在PC值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。EA為低電平時(shí)，單片機(jī)則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，而不管它是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。所以在我們這個(gè)系統(tǒng)中，EA接+5V高電平。=5\*GB2⑸P0端口電路P0口為8位可尋址的輸入/輸出端口、為8位漏極開路輸出，由于內(nèi)部無上拉電阻，執(zhí)行輸出功能時(shí)，外部必須接上拉。電阻一般為10K。3.5電源模塊部分設(shè)計(jì)目前轎車使用蓄電池一般都是12V，在車輛使用過程中，發(fā)電機(jī)電壓可以達(dá)到13V左右，考慮到車載電源的電壓波動(dòng)，實(shí)際ECU的供電電壓范圍在9-15V。而微控制器及控制芯片供電電壓都是5V，因此為了保證系統(tǒng)的工作，需要電源芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)選用三端穩(wěn)壓器MC7805ACT作為電壓轉(zhuǎn)換芯片，它能提供固定的輸出電壓，內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。其主要特點(diǎn)有：輸出電流可達(dá)1A輸出電壓：5V過熱保護(hù)短路保護(hù)輸出晶體管SOA保護(hù)其內(nèi)部功能框圖如下圖3-16所示：圖3-16MC7805ACT內(nèi)部框圖使用一片MC7805ACT即可將車載12V電源轉(zhuǎn)換為5V為系統(tǒng)提供穩(wěn)壓電源，如圖3-17所示：圖3-17穩(wěn)壓電路原理圖3.6亮燈控制模塊=1\*GB2⑴LED直接點(diǎn)亮，一般由于LED的承受電流為10~20mA，若去電流為20mA，則5V/20mA=250歐，仿真中取標(biāo)值為220歐姆。實(shí)際電路應(yīng)取330歐姆。如圖：圖3-18電路原理圖=2\*GB2⑵由于實(shí)際電路電壓電流比較高，若要使用89C51控制不同電壓或電路的負(fù)載，則需要通過繼電器來轉(zhuǎn)達(dá)控制的意思。高電平動(dòng)作的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)89C51輸出高電平時(shí)，從VCC經(jīng)由10K的上拉電阻及1K的限流電阻提供的積極電路，約為mA，一般NPN晶體管的放大倍數(shù)為100以上，所以集電極電路約為39mA，晶體管應(yīng)可工作于飽和狀態(tài)；若51輸出為低電平，輸出端FET導(dǎo)通，輸出接近于0V，所以晶體管工作于截至狀態(tài)。3.7按鍵模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的鍵盤模塊，實(shí)際是按鈕開關(guān)，占用了10位的輸入/輸出端口。若以相同的方式連接16個(gè)按鈕，則要占用16位的輸入/輸出端口，當(dāng)然不是好的方法，對(duì)于電路設(shè)計(jì)而言，若需多個(gè)按鈕，通常會(huì)將這些按鈕組成陳列?？紤]到實(shí)際使用中汽車照明按鍵不是集中使用，因此，仍然采用基本的按鈕開關(guān)接法。3.8電壓比較器電壓比較器的基本功能是能對(duì)兩個(gè)輸入電壓的大小進(jìn)行比較，判斷出其中那一個(gè)比較大。比較的結(jié)果用輸出電壓的高和低來表示。電壓比較器可以采用專用的集成比較器，也可以采用運(yùn)算放大器組成。由集成運(yùn)算放大器組成的比較器，其輸出電平在最大輸出電壓的正極限值和負(fù)極限值之間擺動(dòng)，當(dāng)要和數(shù)字電路相連接時(shí)，必須增添附加電路，對(duì)它的輸出電壓采取箝位措施，使它的高低輸出電平，滿足數(shù)字電路邏輯電平的要求。3.8.1基本過零比較器過零比較器主要用來將輸入信號(hào)與零電位進(jìn)行比較，以決定輸出電壓的極性。電路如圖3-19所示：圖3-19入過零比較器放大器接成開環(huán)形式，信號(hào)ui從反向端輸入，同相端接地。當(dāng)輸入信號(hào)ui<0時(shí)，輸出電壓uo為正極限值；由于理想運(yùn)放的電壓增益Au→∞，故當(dāng)輸入信號(hào)由小到大，達(dá)到ui=0時(shí)，即u=u+的時(shí)刻，輸出電壓uo由正極限值UOM翻轉(zhuǎn)到負(fù)極限值UOM。當(dāng)ui>0時(shí)輸出uo為負(fù)極限值UOM。因此，輸出翻轉(zhuǎn)的臨界條件是u+=u=0。即：(3-1)其傳輸特性如圖（a）所示。所以通過該電路輸出的電壓值，就可以鑒別輸入信號(hào)電壓ui是大于零還是小于零，即可用做信號(hào)電壓過零的檢測(cè)器。(a）理想運(yùn)放（增益A→∞）（b）實(shí)際運(yùn)放（增益A≠∞）圖3-20零比較器的傳輸特性對(duì)于實(shí)際運(yùn)算放大器，由于其增益不是無限大，輸入失調(diào)電壓UOS不等于零，因此，輸出狀態(tài)的轉(zhuǎn)換不是突然的，其傳輸特性如圖（b）所示，存在線性區(qū)。由以上工作原理可知，比較器中運(yùn)放的反向輸入端和同相輸入端的電壓不一定相等。假設(shè)輸入信號(hào)ui為正弦波，在ui過零時(shí)，比較器的輸出就跳變一次，因此，uo為正、負(fù)相間的方波電壓，如圖所示：圖3-20輸入與輸出波形為了使輸出電壓有確定的數(shù)值并改善大信號(hào)時(shí)的傳輸特性，經(jīng)常在比較器的輸出端接上限幅器。如圖(a)所示。圖中：R=1k，DZ1、DZ2采用5229，UZ1=UZ2=4.3V。(a)接上限幅器的比較器（b）電壓傳輸特性圖3-21接上限幅器的比較與電壓傳輸特性在圖3-21（b）中：UZ=UZ2+UD1，UZ=UZ2+UD1，此時(shí)：(3-2)3.8.2任意電平比較器電路如圖所示，輸入信號(hào)ui加到反向輸入端，在同相輸入端加一個(gè)參考電壓UREF，當(dāng)輸入電壓ui小于參考電壓UREF時(shí)，輸出為+UOM，當(dāng)輸入電壓ui大于參考電壓UREF時(shí)，輸出為UOM。該電路的傳輸特性如圖（b）所示。（a）電路（b）電壓傳輸特性圖3-22電路的傳輸特性即：(3-3)與零電平比較器一樣，可以根據(jù)比較器輸出電壓的極性來判斷輸入信號(hào)是大于UREF，還是小于UREF。對(duì)于差動(dòng)型任意電平比較器來說，其比較電平UC就等于基準(zhǔn)電壓UREF。4控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1Keilc介紹HYPERLINK"/Article/dpj/Index.html"單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。我們將通過一些實(shí)例來學(xué)習(xí)Keil軟件的使用，在這一部份我們將學(xué)習(xí)如何輸入源程序，建立工程、對(duì)工程進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，以及如何將源程序變?yōu)槟繕?biāo)代碼。圖1所示電路圖使用89C51單片機(jī)作為主芯片，這種單片機(jī)性屬于MCS-51系列，其內(nèi)部有4K的FLASHROM，可以反復(fù)擦寫，非常適于做實(shí)驗(yàn)。89C51的P1引腳上接8個(gè)發(fā)光HYPERLINK"/Article/dzrm/dzyj/200709/94.html"二極管，P3.2~P3.4引腳上接4個(gè)按鈕開關(guān)，我們的第一個(gè)任務(wù)是讓接在P1引腳上的發(fā)光二極管依次循環(huán)點(diǎn)亮。4.2Keilc工程的建立首先啟動(dòng)Keil軟件的集成開發(fā)環(huán)境，這里假設(shè)讀者已正確安裝了該軟件，可以從桌面上直接雙擊uVision的圖標(biāo)以啟動(dòng)該軟件。UVison啟動(dòng)后，程序窗口的左邊有一個(gè)工程管理窗口，該窗口有3個(gè)標(biāo)簽，分別是Files、Regs、和Books，這三個(gè)標(biāo)簽頁分別顯示當(dāng)前項(xiàng)目的文件結(jié)構(gòu)、CPU的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（調(diào)試時(shí)才出現(xiàn)）和所選CPU的附加說明文件，如果是第一次啟動(dòng)Keil，那么這三個(gè)標(biāo)簽頁全是空的。=1\*GB2⑴源文件的建立圖4-1簡(jiǎn)單的鍵盤、顯示板使用菜單“File->New”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個(gè)新的文本編緝窗口，在該窗口中輸入以下匯編語言源程序，如：MOVA，#0FEHMAIN:MOVP1，ARLALCALLDELAYAJMPMAINDELAY:MOVR7,#255D1:MOVR6,#255DJNZR6,$ENDDJNZR7,D1RET保存該文件，注意必須加上擴(kuò)展名（匯編語言源程序一般用asm或a51為擴(kuò)展名），這里假定將文件保存為exam1.asm。需要說明的是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用Keil軟件編寫，可以使用任意文本編緝器編寫，而且，Keil的編緝器對(duì)漢字的支持不好，建議使用UltraEdit之類的編緝軟件進(jìn)行源程序的輸入。=2\*GB2⑵建立工程文件在項(xiàng)目開發(fā)中，并不是僅有一個(gè)源程序就行了，還要為這個(gè)項(xiàng)目選擇CPU（Keil支持?jǐn)?shù)百種CPU，而這些CPU的特性并不完全相同），確定編譯、匯編、連接的參數(shù)，指定調(diào)試的方式，有一些項(xiàng)目還會(huì)有多個(gè)文件組成等，為管理和使用方便，Keil使用工程（Project）這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個(gè)工程中，只能對(duì)工程而不能對(duì)單一的源程序進(jìn)行編譯（匯編）和連接等操作，下面我們就一步一步地來建立工程。圖4-2選擇目標(biāo)CPU點(diǎn)擊“Project->NewProject…”菜單，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以在編緝框中輸入一個(gè)名字（設(shè)為exam1），不需要擴(kuò)展名。點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框，如圖4-3所示，這個(gè)對(duì)話框要求選擇目標(biāo)CPU（即你所用芯片的型號(hào)），Keil支持的CPU很多，我們選擇Atmel公司的89C51芯片。點(diǎn)擊ATMEL前面的“+”號(hào)，展開該層，點(diǎn)擊其中的89C51，然后再點(diǎn)擊“確定”按鈕，回到主界面，此時(shí)，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Target1”，前面有“+”號(hào)，點(diǎn)擊“+”號(hào)展開，可以看到下一層的“SourceGroup1”，這時(shí)的工程還是一個(gè)空的工程，里面什么文件也沒有，需要手動(dòng)把剛才編寫好的源程序加入，點(diǎn)擊“SourceGroup1”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，如圖3所示。選中其中的“AddfiletoGroup”SourceGroup1”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找源文件，注意，該對(duì)話框下面的“文件類型”默認(rèn)為Csourcefile(*.c)，也就是以C為擴(kuò)展名的文件，而我們的文件是以asm為擴(kuò)展名的，所以在列表框中找不到exam1.asm，要將文件類型改掉，點(diǎn)擊對(duì)話框中“文件類型”后的下拉列表，找到并選中“AsmSourceFile(*.a51，*.asm)，這樣，在列表框中就可以找到exam1.asm文件了。雙擊exam1.asm文件，將文件加入項(xiàng)目，注意，在文件加入項(xiàng)目后，該對(duì)話框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件，但初學(xué)時(shí)常會(huì)誤認(rèn)為操作沒有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖4所示的對(duì)話框，提示你所選文件已在列表中，此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊“確定”，返回前一對(duì)話框，然后點(diǎn)擊“Close”即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊“SourceGroup1”前的加號(hào)，會(huì)發(fā)現(xiàn)exam1.asm文件已在其中。雙擊文件名，即打開該源程序。圖4-3加入文件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)采用1ms定時(shí)中斷采集，每次中斷到來時(shí)采集傳感器信號(hào)。當(dāng)所得傳感器信號(hào)滿足指定條件，則將有效數(shù)據(jù)保留，查表計(jì)算，得出目標(biāo)位置，將目標(biāo)位置與所設(shè)定條件進(jìn)行對(duì)比，找到滿足條件的目標(biāo)位置，將目標(biāo)位置轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)步數(shù)，發(fā)出步進(jìn)脈沖信號(hào)，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置。汽車彎道自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)能夠在±15°的角度之內(nèi)擺動(dòng)，以幫助駕駛員更好的適應(yīng)彎道狀況。主程序流程圖如圖4-4所示：圖4-4主程序流程圖4.3系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的程序的子函數(shù)主要包含延時(shí)、中斷、端口掃描等。流程如圖所示：圖4-5子函數(shù)流程圖4.4延時(shí)子程序延時(shí)子函數(shù)的主要是為了延長時(shí)間需要，或者是為了使單片機(jī)的某個(gè)動(dòng)作保持一段時(shí)間。程序如下/*延遲函數(shù)開始，延遲x0.5ms*/voiddelay(intx) // 延遲函數(shù)開始{ inti,j; // 聲明整數(shù)變量i,j for(i=0;i<x;i++) // 計(jì)數(shù)x次,延遲約x0.5msfor(j=0;j<60;j++); // 計(jì)數(shù)60次，延遲約0.5ms} // 延遲函數(shù)結(jié)束4.5消抖子程序不管是按鈕開關(guān)還是閘刀開關(guān)，在操作時(shí)，并不是想想中的那么理想。實(shí)際上，操作開關(guān)時(shí)會(huì)有不確定狀態(tài)，也就是噪聲。即存在抖動(dòng)或者彈跳現(xiàn)象。如何避免抖動(dòng)想想，可使用一個(gè)切換開關(guān)及互鎖電路，組成一個(gè)去抖動(dòng)電路，如圖所示：圖4-6抖動(dòng)電路雖然這個(gè)電路可降低抖動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，但所需的元件較多，所占的電路面積較大，增加了成本與電路的復(fù)雜度，已很少使用了，其實(shí)也可利用一個(gè)簡(jiǎn)單的RC電路來抑制抖動(dòng)電壓，我們通過按鍵抖動(dòng)的波形可以分析出，可以通過產(chǎn)生20MS的延遲，即可消去抖動(dòng)。即為：/*防彈跳函數(shù)函數(shù),延遲約20ms*/voiddebouncer(void) // 防彈跳函數(shù)開始{ inti; // 聲明整數(shù)變數(shù)i for(i=0;i<2400;i++);// 計(jì)數(shù)2400次,延遲約20ms} // 防彈跳函數(shù)結(jié)束4.6中斷子程序當(dāng)CPU正在執(zhí)行程序時(shí)，外部發(fā)生了某一隨機(jī)事件請(qǐng)求CPU迅速處理。CPU暫時(shí)中止執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件，中斷處理完畢，再回到原來被中止的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原程序，這個(gè)過程叫中斷。圖4-7中斷子程序流程圖設(shè)置中斷：⑴提高CPU工作效率；⑵具有實(shí)時(shí)處理功能；在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)、信息均隨時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)而變化。這些外界變量可根據(jù)要求隨時(shí)向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求CPU及時(shí)處理中斷請(qǐng)求。如中斷條件滿足，CPU馬上就會(huì)響應(yīng)，進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。⑶具有故障處理功能；針對(duì)難以預(yù)料的情況或故障，如掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等，可通過中斷系統(tǒng)由故障源向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，再由CPU轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理程序進(jìn)行處理。⑷實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作；中斷可以解決快速的CPU與慢速的外設(shè)之間的矛盾，使CPU和外設(shè)同時(shí)工作。CPU在啟動(dòng)外設(shè)工作后繼續(xù)執(zhí)行主程序，同時(shí)外設(shè)也在工作。每當(dāng)外設(shè)做完一件事就發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求CPU中斷它正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序（一般情況是處理輸入/輸出數(shù)據(jù)），中斷處理完之后，CPU恢復(fù)執(zhí)行主程序，外設(shè)也繼續(xù)工作。這樣，CPU可啟動(dòng)多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，大大地提高了CPU的效率。中斷控制：A.中斷源和中斷控制寄存器：=1\*GB3①中斷源中斷源是指能發(fā)出中斷請(qǐng)求，引起中斷的裝置或事件。=2\*GB3②INT1:外部中斷1，中斷請(qǐng)求信號(hào)由P3.3輸入。=3\*GB3③T0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷，對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)由P3.4輸入。TF0：定時(shí)器T0溢出中斷請(qǐng)求。=4\*GB3④T1:定時(shí)/計(jì)數(shù)器1溢出中斷，對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)由P3.5輸入。TF1：定時(shí)器1溢出中斷請(qǐng)求。當(dāng)定時(shí)器1產(chǎn)生溢出時(shí)，定時(shí)器1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位（TCON.7）置位（由硬件自動(dòng)執(zhí)行），請(qǐng)求中斷處理。=5\*GB3⑤串行中斷:包括串行接收中斷RI和串行發(fā)送中斷TI。本設(shè)計(jì)中采用2個(gè)外部中斷源，并定義如下：IE=0x85; // 準(zhǔn)許INT0，INT1中斷IP=0x01; // 設(shè)定INT0具有最高優(yōu)先權(quán)中斷程序：/*INT0的中斷子程序遙控關(guān)燈*/voidmy_int0(void)interrupt0 // INT0中斷子程序開始{ //unsignedsaveLED=LED; // 儲(chǔ)存中斷前LED狀態(tài) LED=0xff;DB4=1;DB5=1;DB6=1;DB7=1; //LED=saveLED; // 寫回中斷前ED狀態(tài)} // 結(jié)束INT0中斷子程序/*INT1的中斷子程序遙控開燈*/voidmy_int1(void)interrupt2 // INT1中斷子程序開始{ //unsignedsaveLED=LED; // 儲(chǔ)存中斷前LED狀態(tài) LED=0xce; //LED=saveLED; // 寫回中斷前LED狀態(tài)} // 結(jié)束INT1中斷子程序5設(shè)計(jì)小結(jié)汽車自適應(yīng)智能前照燈系統(tǒng)作為主動(dòng)安全的一個(gè)新的發(fā)展方向，是近年來國內(nèi)外各大汽車制造商的研究熱點(diǎn)，但是國內(nèi)在此領(lǐng)域起步較晚，很多關(guān)鍵技術(shù)都是從國外引入?；诖耍菊撐尼槍?duì)傳統(tǒng)照明系統(tǒng)照明模式單一、過度依靠人工操作、缺乏智能化從而導(dǎo)致安全系數(shù)較低的問題，對(duì)汽車自適應(yīng)