汽車單片機(jī)技術(shù) 課件 項(xiàng)目二 汽車照明系統(tǒng)控制

汽車單片機(jī)技術(shù)項(xiàng)目二

汽車照明系統(tǒng)控制學(xué)習(xí)任務(wù)4LED燈光控制【任務(wù)描述】當(dāng)前汽車上的燈光對(duì)LED的應(yīng)用越來越多，大多數(shù)汽車都安裝了LED的遠(yuǎn)近光燈和轉(zhuǎn)向燈等，但是這些LED燈是如何控制的呢？下面請(qǐng)同學(xué)們通過學(xué)習(xí)LED的基本原理、硬件連接、控制應(yīng)用等知識(shí)，練習(xí)編寫單片機(jī)編程指令來實(shí)現(xiàn)汽車LED燈光控制吧！知識(shí)目標(biāo)：1.了解LED的基本原理。2.掌握LED的硬件連接。3.掌握LED的控制及應(yīng)用。1.LED的基本原理

LED（發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。LED發(fā)光二極管在電路中的元件符號(hào)與二極管很相近，只是在二極管的基礎(chǔ)上增加了表示發(fā)光的箭頭，實(shí)際上它的物理結(jié)構(gòu)與二極管相似，在它的小燈上有一個(gè)很小的晶片，這個(gè)晶片是由多層組成的，最上層是P型半導(dǎo)體層，最下層是N型半導(dǎo)體層。位于中間的則是發(fā)光層，如果在PN兩層施加適當(dāng)?shù)恼螂妷海敲粗虚g的發(fā)光層會(huì)因?yàn)橛须娏髁鬟^而產(chǎn)生人眼可見的光子，這就是它能發(fā)光的原理。LED的符號(hào)和實(shí)物如圖2-1。圖2-1

LED的符號(hào)和實(shí)物2.LED的控制實(shí)驗(yàn)利用I/O端口和外接直插LED燈來完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，需要的實(shí)驗(yàn)器件見表2-1。

器件數(shù)量ArduinoUNO控制器1USB下載線1單色M5直插LED1220Ω直插電阻1面包板1面包線2按照下面的小燈實(shí)驗(yàn)原理圖連接實(shí)物，如圖2-2。這里使用數(shù)字10端口。使用發(fā)光二極管LED時(shí)，要連接限流電阻，這里為220Ω電阻，否則電流過大會(huì)燒毀發(fā)光二極管，注意LED的兩個(gè)引腳，長(zhǎng)的為正極，短的為負(fù)極。表2-1

LED實(shí)驗(yàn)器件圖2-2

LED連線的原理圖和實(shí)物圖按照?qǐng)D2-2連接好電路后，就可以開始編寫程序了，這里讓LED小燈閃爍，具體實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮1s后再熄滅1s的循環(huán)。這個(gè)程序很簡(jiǎn)單與Arduino

UNO自帶的例程里的Blink相似只是將13數(shù)字端口換做10數(shù)字端口。參考程序：intLEDPin=10;//定義數(shù)字10端口voidsetup（）{pinMode（LEDPin,OUTPUT）;//定義小燈端口為輸出端口}voidloop（）{digitalWrite（LEDPin,HIGH）;//點(diǎn)亮小燈delay（1000）;//延時(shí)1sdigitalWrite（LEDPin,LOW）;//熄滅小燈delay（1000）;//延時(shí)1s}下載完程序就可以看到我們的10端口外接小燈在閃爍了，這樣小燈閃爍實(shí)驗(yàn)就完成了。3.LED的應(yīng)用

起初LED作為儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)燈和大面積顯示屏，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。LED照明燈具是LED燈具的統(tǒng)稱，隨著LED技術(shù)的進(jìn)一步成熟，LED將在室內(nèi)照明燈具的設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域取得更多更好的發(fā)展，房間照明燈具的設(shè)計(jì)將以LED照明燈泡設(shè)計(jì)為主流，同時(shí)充分體現(xiàn)節(jié)能、高亮、健康、藝術(shù)、人性化的照明發(fā)展趨勢(shì)，成為居室燈光文化的主導(dǎo)。另外LED也應(yīng)用在很多顯示系統(tǒng)上，如LED顯示屏。發(fā)光二極管燈泡無論在結(jié)構(gòu)上還是在發(fā)光原理上，都與傳統(tǒng)的白熾燈有著本質(zhì)的不同。目前絕大多數(shù)的汽車的燈光系統(tǒng)都采用LED燈，如汽車遠(yuǎn)近光燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈以及儀表指示燈等，LED的常見應(yīng)用見圖2-3。

圖2-3

LED的常見應(yīng)用【任務(wù)工單頁】任務(wù)器件見表2-2：表2-2LED燈組實(shí)驗(yàn)器件器件數(shù)量ArduinoUNO控制器1USB下載線1單色M5直插LED11220Ω直插電阻11面包板1面包線12硬件連線如圖2-4。任務(wù)實(shí)施1：LED轉(zhuǎn)向燈的控制完成汽車LED轉(zhuǎn)向燈的控制，要求使

用Arduino

UNO單片機(jī)連接由11個(gè)LED小燈組成的一字型燈帶，使用數(shù)字IO端口從2號(hào)到12號(hào)，實(shí)現(xiàn)流水燈效果（小燈延時(shí)50ms）。參考程序：voidsetup（）{

for（intn=2;n<=12;n++）//初始化11個(gè)數(shù)字端口，端口設(shè)置低電壓

{

pinMode（n,OUTPUT）;

digitalWrite（n,LOW）;

}}voidloop（）{

for（intm=2;m<=12;m++）//依次給10個(gè)數(shù)字端口設(shè)置高電壓，每個(gè)端口延時(shí)50s{

digitalWrite（m,HIGH）;

delay（50）;

}

for（intm=2;m<=12;m++）//依次給10個(gè)數(shù)字端口設(shè)置低電壓，每個(gè)端口延時(shí)50s

{

digitalWrite（m,LOW）;

delay（50）;}}任務(wù)實(shí)施2：完成汽車LED的控制完成汽車LED的控制，使用Arduino

UNO單片機(jī)連接由11個(gè)LED小燈組成的一字型燈帶，使用數(shù)字IO端口從2號(hào)到12號(hào)，要求連接7號(hào)端口的中心燈常亮，依次向兩端點(diǎn)亮，再依次返回滅掉（小燈延時(shí)50ms）。for（intm=1;m<=5;m++）//以數(shù)字7端口為中心向外依次設(shè)置高電壓，延時(shí)50ms

{

digitalWrite（7+m,HIGH）;

digitalWrite（7-m,HIGH）;

delay（50）;

}

for（intm=5;m>=0;m--）//以數(shù)字7端口為中心從外依次設(shè)置低電壓，延時(shí)50ms

{

digitalWrite（7+m,LOW）;

digitalWrite（7-m,LOW）;

delay（50）;

}}參考程序：voidsetup（）{

for（intn=2;n<=12;n++）//初始化11個(gè)數(shù)字端口，端口設(shè)置低電壓{

pinMode（n,OUTPUT）;

digitalWrite（n,LOW）;

}}voidloop（）{digitalWrite（7,HIGH）；//數(shù)字7端口設(shè)置高電壓任務(wù)實(shí)施3：完成汽車LED的控制完成汽車LED的控制，使用Arduino

UNO單片機(jī)連接由11個(gè)LED小燈組成的一字型燈帶，使用數(shù)字IO端口從2號(hào)到13號(hào)，要求始終只有2個(gè)LED小燈亮，要求從左往右傳遞，再從右往左傳遞回來（小燈延時(shí)50ms）。參考程序：voidsetup（）{for（intn=2;n<=12;n++）//初始化11個(gè)數(shù)字端口，端口設(shè)置低電壓{

pinMode（n,OUTPUT）;

digitalWrite（n,LOW）;

}}voidloop（）{

for（intm=2;m<=11;m++）//點(diǎn)亮一端2個(gè)小燈，依次向另一側(cè)傳遞

{

digitalWrite（m-1,LOW）;

digitalWrite（m,HIGH）;

digitalWrite（m+1,HIGH）;

delay（50）;

}

for（intm=11;m>=4;m--）//依次返回另一側(cè)傳遞2小燈{

digitalWrite（m-1,HIGH）;

digitalWrite（m,HIGH）;

digitalWrite（m+1,LOW）;

delay（50）;

}}【課后作業(yè)】1.控制10個(gè)LED，要求獨(dú)立完成繪制連線圖和硬件連接，實(shí)現(xiàn)每隔1s單數(shù)號(hào)燈和偶數(shù)號(hào)燈交替點(diǎn)亮。2.控制10個(gè)LED，要求獨(dú)立完成繪制連線圖和硬件連接，實(shí)現(xiàn)每隔1s多點(diǎn)亮一個(gè)燈，第十一s所有燈一起閃爍三次，閃爍延時(shí)0.5s。學(xué)習(xí)任務(wù)5

汽車?yán)^電器模塊控制【任務(wù)描述】當(dāng)前汽車電路上對(duì)繼電器的應(yīng)用很多，大多數(shù)汽車都會(huì)使用繼電器模塊來控制車載電器的開啟和關(guān)閉，但是這些繼電器模塊是如何控制的呢？下面請(qǐng)同學(xué)們通過學(xué)習(xí)繼電器模塊的基本原理、硬件連接、控制應(yīng)用等知識(shí)，練習(xí)編寫單片機(jī)編程指令來實(shí)現(xiàn)汽車?yán)^電器的控制吧！技能目標(biāo)：1.能夠識(shí)別繼電器的六個(gè)引腳。2.能夠完成單片機(jī)編程指令編寫。1.繼電器的基本原理單片機(jī)輸出輸入的電壓一般在3.3V到5V之間，而生活中常用電器很多是12V、220V甚者380V。大電流具有危險(xiǎn)性，不能用單片機(jī)直接控制。而繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。能用小電流去控制大電流，從而擴(kuò)展了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，能在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。單片機(jī)控制：1）負(fù)接線引腳（-）：通常連接到信號(hào)源的負(fù)極。2）正接線引腳（+）：通常連接到信號(hào)源的正極。3）開關(guān)（S）：?jiǎn)纹瑱C(jī)用來控制電壓輸出的引腳，通常連接I/O。被控制外部電路：1）常開點(diǎn)（NO）：該引腳正常時(shí)不連接到公共端，在繼電器被激活時(shí)連接。2）常閉點(diǎn)（NC）：該引腳正常時(shí)連接到公共端，并在繼電器激活時(shí)斷開。3）公共端（COM）：在大多數(shù)情況下，此引腳連接到驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的電源地。如圖2-5是5V繼電器模塊，可以用作單片機(jī)開發(fā)板模塊，可以用作家電控制，采用TTL控制信號(hào)，可以控制直流或者交流信號(hào)。繼電器有一個(gè)常開和一個(gè)常閉觸點(diǎn)，配有電源指示燈和吸合亮斷開不亮的控制指示燈。

圖2-55V繼電器2.繼電器模塊的控制繼電器控制實(shí)驗(yàn)采用1個(gè)LED小燈作為大功率設(shè)備，使用Arduino

UNO控制器的數(shù)字接口8，輸出高電平延時(shí)1s后，輸出低電平1s，即為開關(guān)斷開一s再接通一s。需要的實(shí)驗(yàn)器材見表2-3。具體連線如圖2-6所示。

器件數(shù)量ArduinoUNO控制器1USB下載線1繼電器1一字螺絲刀1面包板1面包線6表2-3繼電器實(shí)驗(yàn)器件圖2-6

繼電器硬件連線參考程序：intRelayPin=7;//定義數(shù)字接口7連接繼電器信號(hào)接口voidsetup（）{pinMode（RelayPin,OUTPUT）;//定義RelayPin接口為輸出接口}voidloop（）{digitalWrite（RelayPin,HIGH）;//驅(qū)動(dòng)繼電器閉合導(dǎo)通delay（1000）;//延時(shí)1sdigitalWrite（RelayPin,LOW）;//驅(qū)動(dòng)繼電器斷開delay（1000）;//延時(shí)1s}下載完程序就可以聽到繼電器每隔1s跳動(dòng)的聲音。3.繼電器模塊的應(yīng)用繼電器在汽車上的應(yīng)用有:啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繼電器、喇叭繼電器、電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)斷路繼電器、充電電壓和電流調(diào)節(jié)繼電器、轉(zhuǎn)變信號(hào)閃光繼電器、燈光亮度控制繼電器以及空調(diào)控制繼電器、推拉門自動(dòng)開閉控制繼電器；玻璃窗升降控制繼電器。【任務(wù)工單頁】任務(wù)器件見表2-4：器件數(shù)量Ardu