单片机课程设计：汽车转向灯控制系统

单片机原理及系统课程设计单片机原理及系统课程设计 专专业：业：自动控制 班班级：级：控 093 姓姓名：名：古月 学学号：号：2009020202 指导教师：指导教师： 评语： 平时（40）修改（30）报告（30）总成绩 交通大学自动化与电气工程学院交通大学自动化与电气工程学院 Word 资料 . 20122012 年年 7 7 月月 1 1 日日 基于单片机的汽车转向灯控制系统基于单片机的汽车转向灯控制系统 1 1引言引言 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、刹车等警示作用。汽车转向和故障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一直以来都 是汽车电子设计中的一个十分重要的领域。本设计是设计一个单片机控制系统， 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。它主要是对单片机的并行输入/输出口电路的应用，通过 I/O 口控制发光二极管的亮﹑灭﹑闪烁， 加上一些串口电路﹑按键电路﹑驱动电路 来模拟汽车尾灯的功能并在 PC 机上显示此时的汽车行进状态。 汽车转弯或停靠时，相应的信号灯要发出闪烁的灯光信号，目前国广泛使用 电热式闪光器产生闪光信号。闪烁频率在 50～110 次/分，但是一般控制在 60～ 95 次/分之间。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故障指示灯是否点亮， 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转向灯控制系统。 用 LED 产生闪光信号，同时能自动检测信号灯故障。 2 2设计方案及原理设计方案及原理 汽车转弯灯单片机控制系统电路是由单片机 AT89C51、复位、时钟、LED 显 示电路、按键电路构成等几部分组成。 2.12.1系统设计系统设计 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 .页脚 . 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。转向时，规定 左右尾灯、左右头灯仪表板上2 个指示灯相应地发出闪烁信号；应急开关合上时， 6 个信号灯都应闪烁； 汽车刹车时， 2 个尾灯发出稳定亮信号； 如正当转向时刹车， 转向时原应闪烁的信号仍应闪烁。它们都是频率为 1Hz 低频闪烁，在汽车停靠而 停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为 30Hz 的高频闪烁。 任何上述之外的开关组合，都将出现故障指示灯闪烁，闪烁频率为 30Hz。 2.22.2单片机系统的工作原理单片机系统的工作原理 2.2.12.2.1 开关状态检测开关状态检测 开关状态检测，对AT89C51来说是输入关系，可轮流检测每个开关状态，以 每个开关的状态让相应的发光二极管指示；也可以一次性检测六路开关状态，即 用MOVA, P2指令一次性把P2端口的状态全部读入，取低6位的状态来指示。 2.2.22.2.2 输出控制输出控制 以LED发光二极管D1--D8来指示， 此设计用指令MOV P1, #111XXXXXB 方法 来实现。 2.2.32.2.3 定时器和计数器定时器和计数器 信号的控制是定时器与中断系统的联合使用得以实现的结果。在汽车转弯灯 的控制中主要利用 AT89C51 单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现灯闪 烁的延时和故障检测，即通过对系统时钟脉冲的计数来实现的，计数值由程序设 定。 设计中利用定时器/计数器 0,一个软件计数器产生低频（1Hz）闪烁功能。利 用定时器/计数器 0 来产生为时 30ms 的定时信号， 以实现高频 （30Hz） 闪烁功能。 2.2.42.2.4 中断系统中断系统 通过 C51 的软件编程实现对中断系统的处理。利用 MCS-51 系列单片机的可 编程定时/计数器、 中断系统来实现灯闪烁的延时和故障检测。 当检测到操作错误， .页脚 . 可以利用中断系统请求 CPU 及时处理这些故障，实现对系统的实时控制，同时操 作人员可以利用键盘等实现中断，完成人工介入，实现人机联系。 2.2.42.2.4 汽车转向灯控制汽车转向灯控制 在汽车转弯或应急状态下， 外部信号灯和仪表板它们指示灯的闪烁频率为 1Hz， 称低频信号。当停靠开关合上时，外部信号灯以 30Hz 频率闪烁此时为高频信号。 汽车转弯灯设计 6 个按键控制信号灯的转向、停靠、应急等。按键安排为：K1 键 为刹车开关；K2 键为紧急开关；K3 键为停靠开关；K4 键为左转弯开关；K5 键为 右转弯开关；K6 键为倒车开关。 2.32.3 汽车转向灯控制系统的硬件设计汽车转向灯控制系统的硬件设计 2.3.12.3.1 按键电路按键电路 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 1 按键控制电路 2.3.22.3.2 时钟电路时钟电路 采用单片机部晶振。如图 2 所示，在 MCS-51 系列单片机部有一个高增益反 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。 .页脚 . 图 2 时钟电路 2.3.32.3.3 复位电路复位电路 上电复位电路如图 3 所示，是利用外部复位电路实现。 振荡器启动时间 不超过 10ms，在加电情况下，可以使单片机复位。电平复位将复位端通过电 阻与 Vcc 相连，按键脉冲复位是利用 RC 分电路产生正脉冲来达到复位的。 在按键电平复位和按键脉冲复位两种简单的复位电路中，干扰易串入复位端， 会引起部寄存器错误复位，故可在复位端引脚上接一个去耦电容 C8。 图 3 复位电路 2.3.3 LED2.3.3 LED 显示电路显示电路 本设计通过驱动芯片 ULN2803 将 AT89C51 单片机的 P1 口