汽车转向灯控制系统设计学士学位论文.doc

滨江学院 学年论文题 目 汽车转向灯控制系统的设计 院 系 电子工程系 专 业 电子信息工程 学生姓名 包芳芳 学 号 2010230591 指导教师 单 慧 琳 职 称 讲 师 二一三 年 十二 月 三十 日21目 录1引言11.1课题背景11.2目的及意义21.3 主要完成的任务22方案比较23硬件电路设计23.1总体电路设计23.2单片机最小系统33.3按键电路设计43.4 LED显示电路设计44元器件介绍44.1 AT89C5144.1.1 主要性能54.1.2 管脚说明55软件设计76仿真结果87结束语9参考文献9致谢10汽车转向灯控制系统的设计包芳芳南京信息工程大学滨江学院，南京 210044摘要：复位电路的设计、LED发光二极管的应用、6个按键开关、键盘扫描来控制LED灯点亮的方式都基本符合课程设计的要求。其中复位电路的作用是当单片机死机的情况下用来复位重启单片机，软件部分主要是用键盘扫描的方式来与程序中的设定值比较如果一致就执行该段子程序来实现LED的点亮方式。关键词：AT89C51单片机；LED；汽车转向灯控制 1引言车灯是行车安全的必备件，除了具有照明作用，对行人和其他车辆还具有转向、会车、刹车等警示作用。其中汽车转向灯的控制就是一例。汽车转向和报警信号灯是汽车运动方向和车身状态的表示信号，关系着汽车的安全问题，因此基于单片机的汽车转向灯控制器的一直以来都是汽车电子设计中的一个十分重要的领域 。汽车上的信号灯有:转向灯(左前灯、右前灯、左后灯、右后灯、仪表盘上的二个指示灯)。当汽车转弯、刹车、停靠时，转向灯发出不同的信号。汽车转弯或停靠时，相应的信号灯要发出闪烁的灯光信号，目前国内广泛使用电热式闪光器产生闪光信号。闪烁频率在 50110 次/ min，但是一般控制在 6095 次min 之间。闪光器是通过调节镍铬丝的拉力和触点的间隙来满足频率要求的，灯泡功率的大小也会影响闪烁频率。因此在更换闪光器或灯泡时调整比较困难。同时，系统没有故检测，驾驶员无法知道车外的转向灯及示宽灯是否点亮，从而影响行车安全。到目前为止，我们还没有发现能检测灯丝断这种故障的有效方法。针对上述问题，我们用AT89C51单片机设计了一套汽车信号灯控制系统。用LED产生闪光信号，同时能自动检测信号灯故障。信号灯灯具的发展是随着汽车制造技术及电光源技术的发展而逐步完善的。它经历了机油（或煤油）灯、乙炔气灯到电光源灯的发展历程。现代汽车信号灯灯具已经开始使用发光二极管（LED）技术以及光导技术，这是信号灯灯具的一次飞跃。1.1课题背景随着社会的不断发展,汽车逐渐成为现代社会的一种重要交通工具。而车灯是行车安全的必备件，除了具有照明作用，对行人和其他车辆还具有转向、会车、刹车等警示作用。汽车转向和报警信号灯是汽车运动方向和车身状态的表示信号，关系着汽车的安全问题，因此基于单片机的汽车转向灯控制器的一直以来都是汽车电子设计中的一个十分重要的领域。 1.2目的及意义当汽车转弯、刹车、停靠时，转向灯发出不同的信号，通过转向灯的不同显示方式向驾车者传达最确切的消息，比如汽车转弯或停靠时，相应的信号灯要发出闪烁的灯光信号，通过这样的转向灯控制系统，给行车者彼此之间信息的交流带来很多的便捷，可以保证行车人员的行车安全。1.3 主要完成的任务本设计要求在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠、倒车等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。根据设计要求，制定总体的设计思想： 以单片机AT89C51为核心芯片通过控制LED的显示来模拟汽车转向灯，即用开关K1-K6的闭合分别模拟刹车、紧急、停靠、左转、右转、倒车操作；用LED发光二极管D1-D8的亮灭显示来模拟汽车的故障指示灯、左头灯、右头灯、左转弯信号灯、右转弯信号灯、左尾灯、右尾灯、倒车灯的显示情况。2方案比较方案一：方案二：3硬件电路设计3.1总体电路设计系统总的硬件原理框图如图1所示，该系统主要有单片机、按键、复位、时钟、电源、故障检测电路、LED显示电路组成。单片机本身的功能强大，汽车转弯灯的驱动用单片机本身的驱动来驱动。使得单片机的功能得到充分的运用。本方案的故障检测电路具有故障监控性能，提高系统的可靠性。图1系统总的硬件结构框图3.2单片机最小系统采用单片机内部晶振。如图2所示，在MCS-51系列单片机内部有一个高增益反向放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片外部XTAL1和 XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。外接晶体振荡器以及电容C6和C7构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中， C6和C7的大小会对振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度特性有一定的影响。图2 单片机最小系统 3.3按键电路设计根据设计的要求，本设计选用独立式键盘。其工作原理为，单片机引脚作为输入使用，首先置“1”。当键没有被按下时，单片机引脚上为高电平；而当键被按下去后，引脚接地，单片机引脚上为低电平。是否有键按下，以及被按下的是哪一个可以通过单片机引脚电平显示出来。图1是电路板上按键的接法，6个按键分别接到P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4和P2.5。对于这种接法，各程序可以采用不断查询的方法，其功能就是：检测是否有键闭合，判断键号并转入相应的键处理。 图3 按键控制电路3.4 LED显示电路设计本设计通过驱动芯片ULN2803将AT89C51单片机的P1口输出与LED发光二极管相连，当AT89C51单片机的P1引脚是高电平时，LED不亮，当P1引脚是低电平时，LED亮。但是在汽车转向灯里要根据汽车方向来控制信号灯，而实现LED的亮与灭。图4 显示电路4元器件介绍4.1 AT89C51 图5 AT89C51引脚图4.1.1 主要性能与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路4.1.2 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。5软件设计汽车转向灯控制系统主程序流程图如图6所示，系统中断服务程序流程图如图7所示，按键功能程序流程图如图8所示。主程序中完成对汽车转向灯控制系统的初始化工作，判断是否有键被按下，当开关没有动作时无输出，调用延时程序，延时1s，当判断有开关被按下时，进入中断。中断程序主要完成各开关按下时汽车转向灯信号的相应显示，其中也在各分支中调用了延时程序，以使LED在不同的分支以相应的频率闪烁。原理图按键连线：P2.0=刹车；P2.1=紧急；P2.2=停靠；P2.3=左转；P2.4=右转；P2.5=倒车；说明：键值是根据P2的状态来确定的。图6 汽车转向灯控制系统主程序流程图 图7系统中断服务程序流程图图8 汽车转向灯控制系统键功能程序流程图6仿真结果在Proteus软件中，找到所需要的元器件，调入后，连线，下载程序到AT89C51芯片中，运行可看到相应的信号灯亮或闪烁，具体仿真图见附录三。操作说明如下：（1）按K1刹车键，D6、D7相应信号灯亮；（2）按K2紧急键，D2、D3、D4、D5、D6、D7相应信号灯闪烁；（3）按K3停靠键，D2、D3、 D6、D7闪烁；（4）按K4左转弯键，D2、D4、D6闪烁；（5）按K5右转弯键，D3、D5、D7闪烁；（6）按K6倒车键，D8闪烁；（7）按K1刹车、K2紧急键，D2、D3、D4、D5闪烁；D6、D7亮；（8）按K4左转弯、K1刹车键，D2、D4、D7闪烁；D6亮；（9）按K5右转弯、K1刹车键，D3、D5、D6闪烁；D7亮；（10）按K4左转弯、K1刹车、K2紧急键，D2、D3、D4、D5、D7闪烁；D6亮；（11）按K5右转弯、K1刹车、K2紧急键，D2、D3、D5、D6、D8闪烁，D7亮。（12）除上述情况以外的其他操作，D1闪烁。7结束语参考文献：1李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础M.北京：航空航天大学出版社，2000.1471562康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分M.武汉：高等教育出版社，1998.571163谢自美.电子线路设计实验测试（第二版）M.武汉：华中理工出版社，20004戴佳，戴卫恒.51单片机C 语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社，2006.25315徐爱钧，彭秀华.Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与Vision2应用实践M.北京：电子工业出版社，2006.133186赵志儒.光电调制器的自动增益和自动控制系统.北京邮电大学，2010.7陈明义，杨华，杨亮.智能脉搏测试仪的设计J.计算技术与自动化，2002，21(3)：117-119.8朱国富，廖明涛，王博亮.袖珍式脉搏波测量仪J.电子技术应用，1998，(1)：30-31.9隋传国.脉搏信号的拾取和放大处理J.中国仪器仪表，2005，(6):102-104.10徐雁.MCS51单片机测量频率的两种实用方法J.电测与仪表，1995，（3）：16-18.11赫建国，刘立新，党剑华.基于单片机的频率计设计J.西安邮电学院学报,2003，8(3):31-34.12蔡鹏，黄成祥.单片机测量频率的一种简便方法J.机械，2000，27（增刊）：184-185.13Yung-Kang Chen, Hsien-Tsai Wu, Chih-Kai Chi, Wei-Chuan Tsai, Ju-Yi Chen and Ming-Chun Wang.A New Dual Channel Pulse Wave Velocity Measurement SystemJ.Computer Society, 2004, 8(4).14Roland Asmar. Efect of Antihypertensive Agents on Arterial Stiffness as evaluated by Pulse Wace Velocity Clinical Implications J. Cardiovasc Drugs 2001, 1(5):387-397.15 Hallock P. Arterial elasticity in man in relation to age as evaluated by the pulse wave velocity method.J Arch Inter Med. 1934, (54):770-798.致谢在本次论文设计过程中,单慧琳老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成学年论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，其高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。此外，这段时间还得到其他老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意Explicitly based on the number of MCU design of the plus meterZhen MaoBinjiang College，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing210044，ChinaABSTRACT:Key word: pulsometer；MCU；photo-sensor 附录1系统总电路原理图2系统仿真图3程序清单 ORG 0000HAJMPSTART1ORG 0030HSAMEEQU4EHSTART1:MOVP1,#00H;无输入时输出START:MOVA,P2;读P2口数据ANLA,#3FH;取用P2口的低6位数据CJNEA,#3FH,SHIY;对P2口低6位数据进行判断AJMPSTART1SHIY:MOVSAME,ALCALLYS;延时MOVA,P2;读P2口的数据ANLA,#3FH;取用P2口的低6位数据CJNEA,#3FH,SHIY1;对P2口低6位数据进行判断AJMPSTART1;开关没有动作时无输出SHIY1:CJNEA,SAME,START1CJNEA,#37H,NEXT1;P2.3=0时进入左转弯分支AJMPLEFTNEXT1:CJNEA,#2FH,NEXT2;P2.4=0时进入右转弯分支AJMPRIGHTNEXT2:CJNEA,#3DH,NEXT3;P2.1=0时进入紧急分支AJMPEARGENEXT3:CJNEA,#3EH,NEXT4;P2.0=0时进入刹车分支AJMPBRAKENEXT4:CJNEA,#36H,NEXT5;P2.0=P2.3=0时进入左转弯刹车分支AJMPLEBRNEXT5:CJNEA,#2EH,NEXT6;p2.0=P2.4=0时进入右转弯刹车分支AJMPRIBRNEXT6:CJNEA,#3CH,NEXT7;P2.0=P2.1=0时进入紧急刹车分支AJMPBRERNEXT7:CJNEA,#34H,NEXT8;P2.0=P2.1=P2.3=0时进入左转弯紧急刹车分支AJMPLBENEXT8:CJNEA,#2CH,NEXT9;P2.0=P2.1=P2.4=0时进入右转弯紧急刹车分支AJMPRBENEXT9:CJNEA,#3BH,NEXT10;P2.2=0时进入停靠分支AJMPSTOPNEXT10:CJNE A,#1FH,NEXT11 ;p2.5=0时启动倒车 AJMP BACKNEXT11:AJMP ERROR ;其他情况进入错误分支LEFT:MOVP1,#2AH;左转弯分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTRIGHT:MOVP1,#54H;右转弯分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTEARGE:MOVP1,#7EH;紧急分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTBRAKE:MOVP1,#60H;刹车分支AJMPSTARTLEBR:MOV P1,#6AH ;左转弯刹车分支 LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTRIBR:MOVP1,#74H ;右转弯刹车分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTBRER:MOVP1,#7EH ;紧急刹车分支LCALLY1sMOVP1,#60HLCALLY1sAJMPSTARTLBE:MOVP1,#7EH ;左转弯紧急刹车分支LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTRBE:MOVP1,#76H;右转弯紧急刹车分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTSTOP:MOVP1,#66H;停靠分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTBACK: MOV P1,#80H LCALL Y1s MOV P1,#00H LCALL Y1s AJMP STARTERROR:MOVP1,#01HLCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTYS:MOVR7,#20H;延时YS0:MOVR6,#0FFHYS1:DJNZR6,YS1DJNZR7,YS0RETY1s: MOVR7,#04H;延时Y1s1:MOVR6,#0FFHY1s2:MOVR5,#0FFHDJNZR5,$DJNZR6,Y1s2DJNZR7,Y1s1RETY100ms:MOVR7,#66H ;延时Y100ms1:MOVR6,#0FFHY100ms2:DJNZR6,Y100ms2DJNZR7,Y100ms1RETEND17