單片機汽車轉彎信號燈模擬設計

1、五邑大學本科畢業(yè)設計摘 要 傳統(tǒng)汽車的車燈控制系統(tǒng)一般采用繼電器與獨立模式控制，這使汽車內電線較多，造成嚴重的電磁干擾，使系統(tǒng)可靠性下降。因此考慮通過運用單片機控制汽車信號燈，簡化電路，減少干擾，從而使系統(tǒng)實用可靠，并增加汽車的安全性能。“汽車轉彎信號燈單片機控制系統(tǒng)”主要是對單片機并行輸入/輸出口電路的應用，即通過I/O口，增加復位電路、驅動電路、按鍵電路來模擬汽車轉彎系統(tǒng)功能。由于汽車有左轉彎、右轉彎、剎車、合緊急開關等操作，而且可能會組合出多種操作情況。所以在編寫程序時要多方面考慮信號燈存在的各種不同情況，希望能盡量包含多種功能，使控制系統(tǒng)能滿足現(xiàn)實需要。本設計主要的工作是繪制電路原理圖

2、，分析設計輸入與輸出控制端的功能模塊，通過編寫程序代碼控制亮燈鍵值及閃爍的效果，再進行仿真模擬汽車駕駛時信號燈的各種情況。仿真后對電路系統(tǒng)進行PCB圖繪制，經(jīng)過電路板實物制作及調試驗證汽車信號燈單片機控制系統(tǒng)的操作可行性。觀察分析設計的結果，進行反饋，完善該操作系統(tǒng)。關鍵詞 單片機；汽車轉彎；信號燈；程序設計；調試32Abstract Traditional auto light control system generally uses the relay with the independent mode control, this makes the wire inside the ca

3、r more, causes serious electromagnetic interference, and makes the system reliability descend. So I consider using single-chip microcomputer control car lights to simplify the circuit and reduce the interference, so that the system is practical and reliable, and it can increase the safety performanc

4、e of cars. "Car lights turn single-chip microcomputer control system" is mainly the application of single chip microcomputer parallel input/output circuit, namely, through the I/O port reset circuit, drive circuit, key circuit to simulate the vehicle turning system functions. Because the c

5、ar has left turning, right turning, braking, emergency switch, etc, and it can compose a variety of operating conditions. So in many respects when you write a program signals exist various situation, hope to be able to try to contain a variety of functions, can the control system meet the needs of t

6、he reality. This design is to plot circuit principle diagram, analyze the design inputs and outputs to the control function module, by writing the program code lights control keys and the flashing effect, and carries on the simulation of light when the car driving situations. After simulation and PC

7、B circuit diagram drawing, it can test circuit board and debug the operational feasibility of the control system. To observe the result of the analysis and design, feedback, will improve the operating system.Key words Single chip microcomputer Cars turning Signal light Programming Debugging目 錄摘要IABS

8、TRACTII第1章 緒論11.1 選題背景11.2 研究目的與意義11.3 技術現(xiàn)狀分析11.4 論文的主要內容2第2章 汽車信號燈系統(tǒng)設計原理32.1 汽車信號燈系統(tǒng)控制要求32.2 汽車信號燈系統(tǒng)設計方案32.3 單片機AT89C52簡介42.3.1 單片機AT89C52 內部主要功能特性42.3.2 單片機AT89C52 主要引腳功能52.4 單片機AT89C52的工作原理及設計62.4.1 開關狀態(tài)檢測62.4.2 輸出控制62.4.3 定時器和計數(shù)器62.4.4 定時器初始化72.4.5 中斷系統(tǒng)82.5 本章小結8第3章 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)硬件設計93.1 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路

9、93.1.1 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)控制功能93.1.2 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路元件表103.1.3 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)總電路圖103.2 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)局部電路分析113.2.1 時鐘電路分析113.2.2 復位電路分析113.2.3 輸入控制端電路分析123.2.4 輸出控制端電路分析123.3 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)實物電路圖133.4 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)實物制作過程143.4.1 電路圖的設計143.4.2硬件制作過程153.5 本章小結15第4章 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)軟件設計164.1 控制端口值及亮燈鍵值表164.1.1 控制端口鍵值表164.1.2 亮燈鍵值表164.2 汽車信號燈轉彎

10、控制系統(tǒng)流程圖174.2.1 主程序流程圖174.2.2 子程序流程圖174.3 本章小結19第5章 系統(tǒng)的仿真與調試205.1 仿真軟件簡介205.2仿真結果圖205.3硬件測試情況255.4軟硬件聯(lián)調255.5本章小結26結論27參考文獻28致謝29附錄源程序30第1章 緒論1.1 選題背景單片機是從早期計算機系統(tǒng)里分化出來的，它體積小、功能強、性能穩(wěn)定及價格便宜。由數(shù)字電路與模擬電路實現(xiàn)的控制模塊功能，可以使用單片機以及通過軟件編程方法來實現(xiàn)操控功能，使各獨立單位有效結合成一個整體，從而研發(fā)出智能型產品。單片機的應用逐漸改變了控制系統(tǒng)的設計理念和設計方法，而且將會在更多的領域帶來巨大的促

11、進。 單片機的應用優(yōu)勢在于使產品向著小型、智能與多功能化方面發(fā)展，而且可以提高生產效率、減輕勞動力強度，同時提升產品的質量，改善生產環(huán)境。根據(jù)單片機自身特性，可以決定其應用范圍。在工業(yè)控制領域：運用單片機可以構造各種數(shù)據(jù)庫采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，滿足生產工作的需求。例如工廠生產中制作的智能化管理與安全警告系統(tǒng)。另外在日常生活的家用電器也都采用單片機控制系統(tǒng)，如音響視頻器件、高級智能玩具、電子門鎖等。單片機也可應用于智能儀器儀表上，如精密的測量與分析儀。單片機的發(fā)展擁有很大的潛力，其中將單片機應用于汽車轉彎燈系統(tǒng)中，也是我們具有研究意義的項目。現(xiàn)代汽車采用單片機的智能模塊也越來越多，如防抱死剎車系統(tǒng)

12、(ABS)、電子制動力分配(EBD)等。1.2 研究目的與意義因為傳統(tǒng)汽車的信號燈控制系統(tǒng)很多采用獨立模式和繼電器控制，依靠數(shù)字邏輯電路去實現(xiàn)。這使得車內電線很多而且比較復雜，存在許多帶有制約關系的聯(lián)鎖電路，從而造成了嚴重的電磁干擾，使系統(tǒng)的可靠性降低。尤其在惡劣天氣的環(huán)境下，如在夜晚下大雨或出現(xiàn)大霧的時候，人們對汽車安全行駛的要求會變得更高，此時利用單片機作為控制器的汽車信號燈系統(tǒng)為我們帶來了極大的方便。所以本設計研究的目的是采用MCS-51系列單片機作為控制器, 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路系統(tǒng), 不僅可以簡化傳統(tǒng)模塊電路，極大地減少車內線束，降低電磁干擾。同時研究這個系統(tǒng)可提高其自動化程度, 增加

13、系統(tǒng)功能，提高安全性能。 這個設計是使用單片機控制信號燈的系統(tǒng)，即在汽車進行各種操作時，通過編寫程序代碼實現(xiàn)各種信號指示燈的控制，如左轉彎、右轉彎、合緊急開關、剎車等。研究的意義在于這樣不僅可以減少成本，而且操控更便捷簡單，能夠更好地運用到實際情況中，從而抵御周邊惡劣天氣環(huán)境下的影響，增加行車時的安全性。1.3 技術現(xiàn)狀分析汽車轉向燈是在機動車輛轉向時開啟用來提示周邊車輛還有行人注意的重要指示燈，它的有效工作，可以為行車提供安全保障。汽車轉彎信號燈是機動車的動態(tài)信息裝置，主要安裝在車身的前后，此設計模擬的信號燈，也是按照機動車各個位置安放LED燈，方便調控模擬現(xiàn)實情況，另外芯片的位置可以安裝在

14、汽車駕駛位置的儀表盤里，進行對信號燈的操作。汽車可以按照模擬中出現(xiàn)的左轉、右轉、緊急情況與剎車等情況，實現(xiàn)對轉向燈的操控，安全駕駛?，F(xiàn)在轉彎信號燈的設計正在不斷升級與改善，由于當汽車駕駛時可能會出現(xiàn)盲區(qū)，駕駛員可能看不到另外一輛汽車的尾部。那么考慮在后視鏡安裝轉向信號燈，如果這些后視鏡里面含有高強度發(fā)光二極管，而這些二極管可以排成指向左邊或右邊的箭頭。對于后面駕駛車輛可以有更好指示效果，從而避免駕駛盲區(qū)。1.4 論文的主要內容全文共分五章。第 1 章 闡述了課題設計的選題背景及研究目的和意義，及技術現(xiàn)狀分析。第2章 主要講述了汽車轉彎信號燈系統(tǒng)設計原理，包括系統(tǒng)控制要求與系統(tǒng)設計方案。另外詳細

15、介紹了單片機AT89C52的工作原理及設計特點。第3章 主要講述汽車轉彎信號燈系統(tǒng)的硬件設計部分，包括對系統(tǒng)每個部分的電路分析與操作功能，以及制作要求和制作實現(xiàn)硬件的過程。第4章 主要介紹了汽車轉彎信號燈系統(tǒng)的軟件設計，講述控制端口值及亮燈鍵值表的設計，及程序主流程圖與子流程圖的構思過程。第5章 主要講述了系統(tǒng)的仿真與硬件調試結果，及仿真結果圖的展示，還有對軟硬件的聯(lián)調測試，并分析結果，進行修改。結論主要是對論文內容進行概括歸納與總結分析。 第2章 汽車信號燈系統(tǒng)設計原理2.1 汽車信號燈系統(tǒng)控制要求通過中斷系統(tǒng)與定時計數(shù)器的聯(lián)合組成控制系統(tǒng)的工作原理?？紤]情況如汽車上儀表盤附近有一個轉彎控制

16、桿，它的三個位置分別為：向上，汽車左轉彎；中間位置，汽車直行；向下，汽車右轉彎。另外轉彎的時候，安排左右頭燈、左右尾燈、儀表盤上2個指示燈對應地發(fā)出閃亮信號。同時當緊急開關合上時，7個信號燈都閃爍的信號仍應閃亮，它們包括前左轉彎燈、前右轉彎燈、后左轉彎燈、后右轉彎燈、儀表盤的左指示燈、右指示燈，以及儀表盤上的緊急信號燈。 其中它們都是頻率為1Hz低頻閃爍1?？刂埔笕缦卤?-1所示。表2-1 汽車駕駛操縱與信號駕駛操作輸出信號儀表盤左轉彎燈儀表盤右轉彎燈儀表盤緊急燈左前燈右前燈左后燈右后燈左剎車燈右剎車燈左轉彎閃亮滅滅閃亮滅閃亮滅滅滅右轉彎滅閃亮滅滅閃亮滅閃亮滅滅合上緊急開關閃亮閃亮閃亮閃亮閃

17、亮閃亮閃亮滅滅剎車滅滅滅滅滅滅滅亮亮左轉彎時剎車閃亮滅滅閃亮滅閃亮滅亮亮右轉彎時剎車滅閃亮滅滅閃亮滅閃亮亮亮剎車，并合緊急開關閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮亮亮左轉彎時剎車，并合緊急開關閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮亮亮右轉彎時剎車，并合緊急開關閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮閃亮亮亮 2.2 汽車信號燈系統(tǒng)設計方案汽車轉向燈系統(tǒng)主要有單片機AT89C52、復位、按鍵、LED顯示電路、+5V電源組成最基本的控制系統(tǒng)。由于單片機有著強大的功能，而汽車轉向燈的驅動將使用單片機本身的驅動進行驅動，這樣使得單片機的功能可以得到充分的運用2。如下圖2-1：圖2-1 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)總框圖2.3 單片機AT89C5

18、2簡介AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS的8位單片機，片內含有8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。 2.3.1 單片機AT89C52 內部主要功能特性 單片機AT89C52如圖2-2，其內部主要功能特性：l 兼容MCS51指令系統(tǒng)；l 8k可反復擦寫Flash ROM；l 32個雙向I/O口；l 256x8bit內部RAM（可擴充64kB外部存儲器）；l 16位可編程定時器/計數(shù)器中斷有3個；l 時鐘頻率0-24MHz；l 2個串行中斷，與可編程UART串行通道；l 共8個中斷源，其中2個為外部中斷源；l 有2個讀寫

19、中斷口線，3級加密位；l 低功耗掉電和空閑模式，兼軟件設置睡眠與喚醒功能；l 有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC幾種封裝形式，來適應不同產品的需求3。圖2-2 單片機AT89C522.3.2 單片機AT89C52 主要引腳功能(1) Vcc：AT89C52電源正端輸入，接+5V。(2) Vss：接地引腳。(3) XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。(4) XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端。一般設計上需要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一個石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作，另外可以在兩引腳與地之間加入一個20pF 的小電容，這樣既可以使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，又可以避免噪聲干擾而導致

20、的死機。(5) RESET：AT89C52的重置引腳，高電平動作。 (6) PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）不包含這個電路組態(tài)，而是內部有提升電路，P0當作I/O使用時，可推動8個LS的TTL負載。(7) PORT1（P1.0P1.7）：端口1是具有內部提升電路的雙向I/O端口，它的輸出緩沖器可以推動四個LS的TTL負載，同時若將端口1的輸出設置為高電平，則會由這個端口來輸入數(shù)據(jù)。(8) PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有

21、內部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可推動四個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設置為高電平時，這個端口可以當作輸入端口使用。(9) PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動四個TTL負載，而且還具有其他額外的特殊功能，其中包括外部中斷控制、串行通信、計時計數(shù)控制以及外部數(shù)據(jù)存儲器內容的讀取與寫入控制等功能4。引腳分配如下表2-2：表2-2 P3引腳功能分配表引腳名稱功能定義P3.0RXD 串行通信數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD 串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2 外部中斷0請求端口P3.3 外部中斷1請求端口P3.4T0 定時/計數(shù)器0外部數(shù)據(jù)輸入

22、端口P3.5T1 定時/計數(shù)器1外部數(shù)據(jù)輸入端口P3.6 片外數(shù)據(jù)存儲器的寫選通P3.7 片外數(shù)據(jù)存儲器的讀選通2.4 單片機AT89C52的工作原理及設計2.4.1 開關狀態(tài)檢測關于開關狀態(tài)檢測，對AT89C52為輸入關系，可以一次性檢測全部開關的狀態(tài)，讓它指示，則可以使用MOVA，P1指令一次把P1端口產生的狀態(tài)全部讀入，再取低4位來進行與程序的值相比較，或者可以采用單鍵檢測來實現(xiàn)，即可以用JB/JNB來對輸入鍵進行測試，然后對端口進行控制，而且控制輸出端口也可以直接對位進行控制，用SETB PX.X。又因為剎車鍵與剎車燈是一個組合，只有當剎車鍵按下去后，剎車燈就會亮，所以這里可以采用對剎

23、車鍵直接進行位檢測。2.4.2 輸出控制以發(fā)光二級管D1-D9來指示，設計時可以用指令MOV PX，#XXXXXXXX方法來實現(xiàn)。其中D1-D7表示的是2個車前轉彎燈，2個車后轉彎燈，儀表盤的2個轉彎指示燈和1個雙閃燈。而D8和D9是剎車燈。2.4.3 定時器和計數(shù)器根據(jù)任務設計要求，需要使用到定時器，信號的控制是中斷系統(tǒng)與定時器的聯(lián)合運用得到實現(xiàn)的。在單片機控制系統(tǒng)應用時，需要使用到定時器，而在汽車轉彎信號燈的控制中都是不可缺少的。其中有三種選擇定時的方法。（1）軟件的定時軟件定時是指掃行循環(huán)程序從而進行時間延遲。它的優(yōu)點：時間精確，而且不需要增加硬件電路。但是它需要增加CPU的開銷，所以軟

24、件定時的時間不能夠過長。（2）硬件的定時硬件定時的優(yōu)點：定時功能全部由硬件電路來完成，不會占CPU時間。（3）可編程定時器的定時它是指由系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)去實現(xiàn)的。通過程序設定計數(shù)值，同時可以改變定時的時間，這樣使用起來靈活方便5。2.4.4 定時器初始化編程主要是對工作方式控制寄存器，定時器控制寄存器和中斷允許控制寄存器進行操作。 （1）定時器控制寄存器（TCON）TCON不僅參與中斷控制同時參與定時控制，有關定時的控制位有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（2）中斷允許控制寄存

25、器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/計數(shù)中斷ET0（ET1）=1允許定時/計數(shù)中斷 根據(jù)上面的功能特性，可以針對任務要求，利用單片機的可編程定時/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)信號燈閃爍的延時及故障檢測6。（3）工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器，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17。各位定義如表2-3所示：表2-3 TMOD各位定義位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符號GATEC/M1M0GATEC/M1M0其中：（a）GATE門控位GATE=0以控制位TR啟動定時器GATE=1以外中斷請求信號（INT0

26、I或NT1）啟動定時器。（b）C/計數(shù)方式或定時方式選擇位C/=0定時工作方式C/=1計數(shù)工作方式（c）M1、M0工作方式選擇位 M1、M0=00工作方式0 M1、M0=01工作方式1 M1、M0=10工作方式2 M1、M0=11工作方式32.4.5 中斷系統(tǒng)應用“中斷”，可以有效提高單片機系統(tǒng)的實時性，幾乎所有良好的實時系統(tǒng)都會用到中斷。在單片機上有兩個引腳，即INT0與INT，外部中斷信號通過這兩個引腳輸入到單片機，另外可以通過編寫程序來實現(xiàn)對中斷系統(tǒng)的處理，即使用AT89C52的可編程中斷系統(tǒng)去實現(xiàn)信號燈閃亮的延時，還有故障檢測。中斷系統(tǒng)的主要作用有下面四點：第一，實現(xiàn)高速CPU和低速外

27、設之間在速度上的同步與匹配。利用中斷方式進行I/O口操作，可以看成外設和CPU的并行工作。第二，實現(xiàn)故障緊急處理。即當外設發(fā)生故障時，可利用中斷系統(tǒng)請求CPU立刻處理出現(xiàn)的故障。第三，滿足實時控制要求。第四，人機聯(lián)系方便靈活。操作人員可以使用鍵盤等操作實現(xiàn)中斷，完成人工介入8。2.5 本章小結本章主要介紹了汽車轉彎信號燈系統(tǒng)的設計原理，包括設計方案、設計思路及對芯片AT89C52的簡單說明，分析控制要求，結合AT89C52的定時器/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)的性能特點初步設計信號燈系統(tǒng)的結構組成。第3章 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)硬件設計3.1 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路3.1.1 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)控制功能汽車信

28、號燈由單片機控制會使電路簡化，而且此系統(tǒng)可以通過軟件編程完成所需的控制功能，實用方便。下面是使用單片機控制的汽車信號燈，它們依次為左前燈、左后燈、右前燈和右后燈。4個按鍵SB1、SB2、SB3、SB4，它們分別是左轉彎鍵、右轉彎鍵、緊急信號鍵、剎車鍵。而輸出電路則由9個LED指示燈組成。汽車信號燈控制功能見表3-1，及9個LED指示燈的分配見表3-2。表3-1 汽車信號燈控制功能表按鍵鍵名動作SB1左轉前左轉燈、后左轉燈、儀表盤左轉指示燈閃亮SB2右轉前右轉燈、后右轉燈、儀表盤右轉指示燈閃亮SB3緊急前左轉燈、后左轉燈、儀表盤左轉指示燈閃亮 前右轉燈、后右轉燈、儀表盤右轉指示燈閃亮儀表盤雙閃燈

29、閃亮SB4剎車 左剎車燈亮、右剎車燈亮表3-2 LED指示燈分配表代號燈名分配D1前左轉燈D2前右轉燈D3儀表盤左轉指示燈D4儀表盤右轉指示燈D5后左轉燈D6后右轉燈D7儀表盤雙閃燈D8左剎車燈D9右剎車燈3.1.2 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路元件表表3-3 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路元件表名稱代號規(guī)格或型號數(shù)量單片機U1AT89C521晶振X112MHz1發(fā)光二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D95mm9按鈕SB1SB4自鎖型4電阻R11k1R210k1R3R651k4R7R151009電容C1、C233pF2C310F1排阻RP1RESPACK-81單片機電源+5V13.1.3

30、 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)總電路圖基于單片機的汽車信號燈控制系統(tǒng)總電路圖如圖3-1?？傠娐穲D由4個部分組成，分別是時鐘電路、復位電路、輸入電路與輸出電路。圖3-1 汽車信號燈控制總電路圖3.2 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)局部電路分析3.2.1 時鐘電路分析內部時鐘工作方式是利用單片機內的振蕩電路實現(xiàn)的，需通過單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接定時元件。定時元件通常用晶體振蕩器與電容構成并聯(lián)諧振回路，如下圖3-2所示。其中電容C1和C2一般取30pF左右，主要作用是幫助其起振，晶體的振蕩頻率范圍在1.213MHz。一般時鐘振蕩頻率為612MHz。圖3-2 時鐘電路圖3.2.2 復位電路分析能夠產生單片機復

31、位的條件：在RST引腳端出現(xiàn)滿足復位時間要求的高電平狀態(tài)，這個時間相當于系統(tǒng)時鐘振蕩周期建立的時間上再加兩個機器周期（通常10ms）。單片機的復位可通過兩種方式產生，即上電復位和按鍵復位方式。上電復位是利用阻容充電電路實現(xiàn)（見下圖3-3（a），當給單片機上電時，RST端的電位與Vcc相同。當充電電流逐漸減小，RST端的電位將不斷下降。則選擇適合的電阻和電容，使RC時間常數(shù)大于復位時間就可保證上電復位的發(fā)生。 （a）上電復位 （b）按鍵復位 （c）復合復位圖3-3 復位電路圖 按鍵復位方式是使用電阻分壓電路實現(xiàn)的（見上圖3-3（b），當按鍵壓下時，串聯(lián)電阻R2的分壓可以使RST端產生高電平，則按

32、鍵恢復時產生低電平。當按鍵操作產生的復位脈沖寬度大于復位時間就可保證按鍵復位的發(fā)生。 實際應用中，常采用將上電復位和按鍵復位整合在一起的復合復位方法（如上圖3-3（c）。3.2.3 輸入控制端電路分析 按照任務要求，系統(tǒng)的工作原理為：將單片機的引腳作為輸入來使用，應首先置“1”。在按鍵沒被按下時，單片機的引腳上為高電平；如果按鍵被按下后，引腳接地，單片機引腳上就為低電平。同時因為輸入端只用了前5個接線端（分別是P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4），可將后3個接線端（P1.5、P1.6、P1.7）直接接地，就可以確定后面那個接線端的輸入狀態(tài)為低電平，從而方便于編程。電路圖如下圖3-

33、4所示。圖3-4 輸入控制端電路圖3.2.4 輸出控制端電路分析輸出端電路是由6個LED燈，6個電阻以用一個排阻所組成（如下圖3-5所示）。當P0口作為通用I/O口使用，CPU使“控制”端持續(xù)低電平封鎖與門A（恒定輸出0）上拉場效應管V2處于截止狀態(tài)漏極開路；“控制”端為0也使多路開關MUX與接通。這時P0口與P1口一樣，有輸出、讀引腳和讀鎖存器三種工作方式，但由于V2漏極開路，要使“1”信號正常輸出，必需外接一個上拉電阻，則上拉電阻的阻值為4.710k。圖3-5 輸出控制端電路圖3.3 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)實物電路圖汽車轉彎燈系統(tǒng)實物電路圖如圖3-6。圖3-6 實物電路圖實物說明：上圖開關從左

34、到右為SW4、SW3、SW2、SW1；LED燈分別為，左前燈、右前燈，儀表盤左轉指示燈、儀表盤右轉指示燈，中間單獨一個的為儀表盤雙閃燈，左后燈、右后燈，最后面兩個燈為左剎車燈、右剎車燈。3.4 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)實物制作過程3.4.1 電路圖的設計根據(jù)電路原理圖設計，可以繪制電路板的PCB圖，使用的是Altium Designer軟件，Altium Designer能將設計電路從原理圖轉到PCB，且提供高質量，穩(wěn)定的類，即可以更好地完成PCB版圖的制作。1. 對于PCB版圖的設計步驟可以分為：（1） 將電路元器件放到合適的位置，各元件之間距離不能太大造成空間的浪費，也不夠過于密集違反安全規(guī)則。

35、該設計中要注意LED指示燈放置合理，更容易實現(xiàn)系統(tǒng)功能的操作，比如左前燈與右前燈放置在第一排，左剎車燈與右剎車燈則放在最后一排，同時這樣安排更易于編程設計。（2） 布線注意的問題：（a）電源、地線的處理?？梢员M量加寬電源、地線寬度，從而降低電源、地線產生的干擾。（b）布線的線寬要盡量大些（最好是1mm-1.6mm）,因為打印時如果線條太細會導致墨印模糊或有斷裂情況，從而使轉印到銅板的效果很差。（c） 焊盤也要設計更大些，默認的值往往使焊盤打印時顯得非常小，所以適當增加焊盤的大小，可以使后序工作打孔順利進行。（d）排線時注意不要出現(xiàn)直角，因為直角不利于電流的導通。另外要注意布線時的整體效果圖的美

36、觀情況。（3） 設計規(guī)則檢查。通常檢查的地方：線與元件焊盤，線與線，元件焊盤與貫通孔，線與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理。（4） 繪制汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路PCB版圖如下：圖3-7 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)電路的PCB版圖2. 其中在繪圖布線中，遇到的問題： （1）在布線時出現(xiàn)飛線情況，因為元器件不是很多就想辦法移動元件位置，然后再進行一次布線，嘗試解決飛線問題，完善硬件制作設計。 （2）線寬太窄，導致打印的線有模糊斷裂的情況，經(jīng)老師建議后增加線寬寬度，并增大焊盤，從而可以順利進行硬件制作。 （3）部分元件需要自己進行封裝，由于元件庫里的封裝有限，所以為了滿足元件的焊接問題，需要認真按照標

37、準尺寸去設計，甚至動手進行量測元件引腳的距離，確保后面焊接元件的可安裝性。 （4）要考慮設置電源接入口的問題，可以添加兩個焊盤，分別為電源正極與接地的焊盤，這樣才完整地完成硬件PCB版圖設計。3.4.2硬件制作過程當經(jīng)過電路原理圖的設計與軟件程序的設計，及進行過仿真環(huán)節(jié)后，確保汽車轉彎信號燈系統(tǒng)是可行的，在繪制PCB版圖的基礎上，可以進行下面實物硬件的制作。1. 電路板的制作（1）用轉印紙把繪制好的電路板打印出來。 （2）裁剪銅板。（3）銅板預處理。使用砂紙把銅板表面的氧化層打磨掉，保證轉印電路板的質量。 （4）轉印電路板。 （5）腐蝕銅板。首先需要檢查電路板是否轉印完整，如果存在少數(shù)沒有轉印

38、好的地方或者出現(xiàn)缺損情況，可以用黑色油性筆修補，再進行腐蝕。（6）電路板鉆孔。根據(jù)電子器件引腳的粗細選擇相應的鉆頭，在鉆孔時線路板需要按穩(wěn)，鉆機速度不宜過慢，不然出現(xiàn)打偏，會造成焊盤的缺失。（7）電路板預處理。鉆孔后，使用砂紙把線路板上的墨粉清洗干凈，再用松香水涂在銅線電路上。2. 元件的焊接 根據(jù)PCB版圖將元件逐個去焊接，建議先將多引腳的芯片插座焊接，再將簡單的元器件一個個地焊接，同時注意電阻的阻值。 焊接中遇到的問題是，有時候焊錫放的量比較多，需要重新吸走再焊接，這樣浪費材料同時讓焊接點不夠美觀。后來經(jīng)過訓練，改善了焊接的操作方法，可以更好地進行元件焊接。 當實物硬件制作好后，后面的工作

39、就是對硬件進行調試，觀察分析設計出來的單片機汽車信號燈控制系統(tǒng)是否能滿足設計需要。3.5 本章小結 本章介紹了硬件制作部分，主要是信號燈控制系統(tǒng)電路的控制功能設計，電路圖的繪制以及對局部電路的分析，另外還有實物制作過程的說明分析及其展示。第4章 汽車轉彎信號燈系統(tǒng)軟件設計4.1 控制端口值及亮燈鍵值表4.1.1 控制端口鍵值表控制端口鍵值如下表4-1，其中“1”表示開關沒有按下，“0”表示開關按下。表4-1 控制端口鍵值-剎車緊急右轉左轉滅燈00001111左轉00001110右轉00001101緊急00001011剎車00000111左轉剎車00000110右轉剎車00000101緊急剎車0

40、0000011左轉緊急剎車00000010右轉緊急剎車000000014.1.2 亮燈鍵值表亮燈鍵值如下表4-2，其中“1”表示燈不亮，“0”表示燈亮。其中剎車燈由P2輸出，其余7個燈由P0輸出。而在寫程序的時候，沒有用到的位可置“1”或清“0”。表4-2 亮燈鍵值表-儀表盤緊急燈車尾右轉燈車尾左轉燈儀表盤右轉燈儀表盤左轉燈車頭右轉燈車頭左轉燈右剎車燈左剎車燈滅燈011111111左轉010101011右轉001010111緊急000000011剎車111111100左轉剎車110101000右轉剎車101010100緊急剎車000000000左轉緊急剎車000000000續(xù)表4-2右轉緊急剎

41、車0000000004.2 汽車信號燈轉彎控制系統(tǒng)流程圖4.2.1 主程序流程圖圖4-1 主程序流程圖4.2.2 子程序流程圖 注意部份子程序開始時先將P2的值重置為高電平，原因是剎車信號燈分配在P2，而且如果將P2置為低電平，P2不會自動跳轉為初始狀態(tài)的高電平，這樣剎車信號燈就會一直亮，而不受剎車開關的控制，所以在沒有剎車信號的子程序里，先將P2重置為高電平。其中，左轉彎子程序如圖4-2 ；右轉彎子程序如圖4-3；緊急信號燈子程序如圖4-4；剎車子程序如圖4-5；左轉彎剎車子程序如圖4-6；右轉彎剎車子程序如圖4-7；緊急剎車、左轉彎緊急剎車、右轉彎緊急剎車子程序是一樣的，都稱為緊急信號燈和

42、剎車的子程序，如圖4-8。 圖4-2 左轉彎子程序 圖4-3 右轉彎子程序 圖4-4 緊急信號燈子程序 圖4-5 剎車子程序 圖4-6 左轉彎剎車子程序 圖4-7 右轉彎剎車子程序圖4-8 緊急信號燈和剎車的子程序4.3 本章小結 本章主要是對系統(tǒng)軟件部分的設計，分析設計控制端口值與亮燈鍵值，結合編程設計的方便，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)功能模塊，再考慮主程序及子程序的設計思路，繪制其流程圖。第5章 系統(tǒng)的仿真與調試5.1 仿真軟件簡介1. Keil uVision（1）系統(tǒng)概述 Keil C51軟件能夠提供許多的庫函數(shù)以及具有強大功能的集成開發(fā)調試工具。而且Keil C51生成的目標代碼效率很高，很多語

43、句生成的匯編代碼緊湊，而且便于理解。（2）Keil C51軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構C51工具包的整體結構，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境，可以完成編輯、編譯、連接、調試等開發(fā)流程。運用Keil仿真器時，注意：（a）仿真器標配11.0592MHz晶振。（b）仿真器的復位按鈕只是復位仿真芯片，不能復位目標系統(tǒng)。（c）仿真時只能使用片內ROM，不能使用片外ROM，因為仿真芯片的31腳已經(jīng)接到高電平；另外仿真器外引插針中的31腳與仿真芯片的31腳并不相連，所以這個仿真器仍然可以插入到擴展有外部ROM的目標系統(tǒng)中使用。2. Proteus（1

44、）軟件簡介Proteus軟件不僅與其它EDA工具軟件的仿真功能一樣，此外還能夠仿真單片機。Proteus從原理圖制圖、代碼調試到單片機協(xié)同仿真，實現(xiàn)了從概念想法到產品的完整性設計9。（2）功能特點（a）原理圖制作設計（b）人工布線或PCB自動布線（c）SPICE電路仿真（d）互動的電路仿真：如可以實時采用RAM，ROM，馬達等。 （e）仿真處理器及外圍電路：可以仿真51系列、AVR、ARM等常用主流單片機。5.2仿真結果圖（1）在Proteus軟件中繪制電路原理圖，然后利用在Keil軟件將程序運行后生成的Hex文件輸入到原理圖的AT89C52芯片中，點擊開始運行仿真，按步點擊開關，觀察分析仿真

45、出來的結果，然后思考是否滿足任務要求，再反饋到編程設計中，是否需要完善程序語句，使系統(tǒng)能更好地完成任務。圖5-1 仿真電路原理圖（2）按下開關SW1，需要實現(xiàn)左轉，仿真效果圖如下：左前燈、儀表盤左指示燈、左后燈一起閃亮。圖5-2 仿真左轉圖（3）按下開關SW2，需要實現(xiàn)右轉，仿真效果圖如下：右前燈、儀表盤右指示燈、右后燈一起閃亮。圖5-3 仿真右轉圖（4）按下開關SW3，需要實現(xiàn)緊急信號燈顯示突發(fā)情況，仿真效果圖如下：左前燈、儀表盤左指示燈、左后燈；右前燈、儀表盤右指示燈、右后燈一起閃亮。圖5-4 仿真緊急信號燈圖（5）按下開關SW4，需要實現(xiàn)剎車，仿真效果圖如下：左剎車燈與右剎車燈一起長亮。

46、圖5-5 仿真剎車圖（6）按下開關SW1和SW4，需要實現(xiàn)左轉剎車情況，仿真效果圖如下：左前燈、儀表盤左指示燈、左后燈一起閃亮；同時左剎車燈與右剎車燈一起長亮。圖5-6 仿真左轉剎車圖（7）按下開關SW2和SW4，需要實現(xiàn)右轉剎車情況，仿真效果圖如下：右前燈、儀表盤右指示燈、右后燈一起閃亮；左剎車燈與右剎車燈一起長亮。圖5-7仿真右轉剎車圖（8）按下開關SW3和SW4，需要實現(xiàn)緊急狀態(tài)下剎車情況，仿真效果圖如下：左前燈、儀表盤左指示燈、左后燈；右前燈、儀表盤右指示燈、右后燈一起閃亮。左剎車燈與右剎車燈一起長亮。圖5-8 仿真緊急信號剎車圖5.3硬件測試情況首先做好準備工作，觀察焊接的元器件是否

47、與設計要求的電路圖匹配，如果不對應就需要拆開元件，再重新焊接，過程中要注意焊錫的滴落。還有需要認真觀察元器件是否有接錯引腳，因為如果由于引腳的錯誤連接，容易導致整個電路的損壞。用數(shù)字萬用表電阻檔去檢測電路是否出現(xiàn)短路或者斷路的情況。在上面準備工作做好后，經(jīng)過排除解決出現(xiàn)的問題，可以利用單片機開發(fā)板將編寫的程序燒錄到AT89C52芯片中，然后將芯片安插到已經(jīng)制作好的實物硬件上，接入+5V電源，再根據(jù)仿真步驟環(huán)節(jié)去一步一步操作調試，觀察是否和所設計要求的仿真結果一致。實際中開始調試效果不太理想，和預設的仿真情況不一樣，逐一按下開關或者是組合兩個開關按下觀察情況，發(fā)現(xiàn)存在問題，LED燈組不是依據(jù)仿真

48、情況時那樣閃亮。分析后確定不是硬件部分的問題，而是軟件編程時程序有遺漏導致出現(xiàn)錯誤。經(jīng)過仔細觀察，修改完善程序后，再燒錄到芯片中，重新調試，才發(fā)現(xiàn)和預設仿真效果一致，此時說明電路系統(tǒng)能滿足任務要求。5.4軟硬件聯(lián)調 在電路系統(tǒng)硬件制作完成后的基礎上，可以將初始程序輸入到芯片中，然后將電源接入到USB接口，使電路工作。按照仿真模擬效果運行，進行觀察與反饋，發(fā)現(xiàn)問題可以立即修改程序，重新燒錄，直到信號燈系統(tǒng)能滿足任務要求。程序主要部分的工作情況，（1） MAIN: MOV A,P1CJNE A,#00001111B,AAMOV P0,#10111111B 將P0的值（D1-D7）重置為高電平，初始

49、狀態(tài)MOV P2,#00000011B 將P2的值（D8-D9）重置為高電平，使剎車信號燈可控AJMP MAINAA: CJNE A,#00001110B,BB 跳轉到左轉指令AJMP ZUOZHUANBB: CJNE A,#00001101B,CC 跳轉到右轉指令AJMP YOUZHUANCC: CJNE A,#00001011B,SS 跳轉到緊急信號指令AJMP JINJISS: CJNE A,#00000111B,EE 跳轉到剎車指令AJMP SHACHEEE: CJNE A,#00000110B,FF 跳轉到左轉剎車組合指令AJMP ZUOSHAFF: CJNE A,#00000101

50、B,GG 跳轉到右轉剎車組合指令AJMP YOUSHAGG: CJNE A,#00000011B,HH 跳轉到緊急信號剎車組合指令AJMP JINSHAHH: CJNE A,#00000010B,JJ 跳轉到左轉緊急剎車組合指令AJMP ZUOJINSHAJJ: CJNE A,#00000001B,KK 跳轉到右轉緊急剎車組合指令AJMP YOUJINSHAKK: MOV P0,#10111111B 跳轉到主程序指令AJMP MAIN（2）循環(huán)嵌套語句，延時子程序的調用YS: MOV R7,#04H （外循環(huán)語句）DEL1: MOV R6,#0FFH （內循環(huán)語句1）DEL2: MOV R5,

51、#0FFH （內循環(huán)語句2）DJNZ R5,$DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1遇到的問題，在聯(lián)調檢測時發(fā)現(xiàn)緊急信號指令功能不能實現(xiàn)，分析原因，緊急信號指令設置有誤，緊急信號子程序中二進制編碼出現(xiàn)錯誤，及時修改再重新運行。調試中逐漸完善程序代碼，盡量使軟件設計部分可以操作多種汽車轉彎信號燈的功能，滿足生活中的現(xiàn)實需要。5.5本章小結本章是分兩方面進行講述，一方面是硬件實物制作前，對系統(tǒng)電路的仿真模擬，同時對仿真軟件進行簡單說明，參考仿真結果可以為后面硬件制作打下基礎。另一方面是硬件制作成功后，燒錄程序后，進行軟硬件聯(lián)調檢測，觀察結果再進行反饋。結論此系統(tǒng)充分利用AT89C52的各

52、個引腳的功能，來實現(xiàn)汽車轉彎信號燈控制。通過運用引腳P1.0到P1.7作控制輸入端，引腳P0.0到P0.7作控制輸出端，活用程序代碼使開關SW1SW4按下后可以實現(xiàn)LED燈模擬汽車駕駛中左轉、右轉、緊急信號情況、剎車與左轉剎車組合、右轉剎車組合、緊急信號剎車組合的7種情況閃亮工作或長亮工作，從而滿足現(xiàn)實中的需要。這樣可以簡化傳統(tǒng)電路的線路，降低電磁干擾，另一方面還可以減少材料成本，增加駕駛汽車的安全性。汽車轉彎信號燈系統(tǒng)是利用軟件編程的方法設計硬件部分，同時系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級，例如當仿真時，發(fā)現(xiàn)達不到設計要求時，可重新編程，然后在線升級，再進行仿真或硬件檢測，直至能夠滿足要求為止。從拿到設計題目后，我分析如何進行設計，再嘗試畫出電路原理圖，構思編程程序，考慮如何達到任務要求效果，然后進行初步仿真，觀察是否可行，在決定可以制作硬件實物時，再繪制PCB版圖，制板焊接元件，最后進行調試工作，經(jīng)歷了一個時間比較長的過程。盡管制板焊接元件可能會快些，但前期基礎工作需要很多時間，特別是在設計電路原理圖后，進行編程時，構思主程序與子程序怎樣調用芯片的功能，使得可以達到任務要求。其中需要進行仿真，不斷反饋得到滿意的效果。后續(xù)工作PCB版圖的繪制也需要耐心地設計與修改，然后才可制作硬件，最后就是進行軟硬件的聯(lián)調。所以經(jīng)過此次畢業(yè)設計后，我不僅將以前的知識回顧一