單片機-汽車轉(zhuǎn)向燈

1、單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告單片機原理及系統(tǒng)課程設計 評語：平時40修改30報告30總成績1 引言隨著單片機的日益開展，其應用也越來越廣泛，通過對“汽車轉(zhuǎn)向燈單片機控制系統(tǒng)設計，可以對單片機的知識得到穩(wěn)固和擴展。本課程內(nèi)容是設計一個單片機控制系統(tǒng)，在汽車進行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關、?？康炔僮鲿r，實現(xiàn)對各種信號指示燈的控制。本設計主要是對單片機的并行輸入/輸出口電路的應用，通過I/O口控制發(fā)光二極管的亮滅閃爍，加上復位電路按鍵電路驅(qū)動電路來模擬汽車尾燈的功能。汽車在駕駛時有左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關、?？康炔僮鳌Ｔ谧筠D(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時，通過轉(zhuǎn)彎操作桿應使左轉(zhuǎn)開關或右轉(zhuǎn)開關合上，從而使

2、左頭燈、儀表板左轉(zhuǎn)彎燈、左尾燈或右頭燈、儀表板右轉(zhuǎn)彎燈、右尾燈閃爍；合緊急開關時要求前面所述的6個信號燈全部閃爍；汽車剎車時，兩個尾燈點亮；如正當轉(zhuǎn)彎時剎車，那么轉(zhuǎn)彎時原應閃爍的信號燈仍應閃爍。以上閃爍，都是頻率為1Hz的低頻閃爍；在汽車停靠而?？块_關合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為10Hz的高頻閃爍。閃光器是通過調(diào)節(jié)鎳鉻絲的拉力和觸點的間隙來滿足頻率要求的，燈泡功率的大小也會影響閃爍頻率。因此在更換閃光器或燈泡時調(diào)整比擬困難。同時，系統(tǒng)沒有故檢測，駕駛員無法知道車外的轉(zhuǎn)向燈及示寬燈是否點亮，從而影響行車平安。到目前為止，我們還沒有發(fā)現(xiàn)能檢測燈絲斷這種故障的有效方法。針對上述問題

3、，我們用AT89C51單片機設計了一套汽車信號燈控制系統(tǒng)。用LED產(chǎn)生閃光信號，同時能自動檢測信號燈故障。信號燈燈具的開展是隨著汽車制造技術及電光源技術的開展而逐步完善的。它經(jīng)歷了機油或煤油燈、乙炔氣燈到電光源燈的開展歷程?，F(xiàn)代汽車信號燈燈具已經(jīng)開始使用發(fā)光二極管技術以及光導技術。2 設計方案及原理2.1 設計方案基于上述的設計思想，本設計采用單片機控制，在控制系統(tǒng)中，選擇了四個開關K1-K4、1個AT89C52單片機、6只發(fā)光二極管(用來模擬信號燈發(fā)光)。其中AT89C52單片機做為控制核心，當4個開關的狀態(tài)發(fā)生改變后，單片機檢測到開關信號后就通過軟件輸出相關信號，來驅(qū)動6個汽車信號燈根據(jù)開

4、關的相關狀態(tài)閃爍或長亮。信號燈由發(fā)光二極管模擬替代。2.2 設計原理由定時器/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合組成控制系統(tǒng)的工作原理。如汽車上有一個轉(zhuǎn)彎控制桿，其中有三個位置：中間位置，汽車不轉(zhuǎn)彎；向上，汽車左轉(zhuǎn)；向下汽車右轉(zhuǎn)。相應的操作如表2.1所示。轉(zhuǎn)彎時，規(guī)定左右尾燈、左右頭燈儀表板上2個指示燈相應地發(fā)出閃爍信號。應急開關合上時，6個信號燈都應閃爍。汽車剎車時，2個尾燈發(fā)出不閃爍信號。如正當轉(zhuǎn)彎時剎車，轉(zhuǎn)彎時原應閃爍的信號仍應閃爍。它們都是頻率為1Hz低頻閃爍，在汽車?？慷？块_關合上時，左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為10Hz頻率快速閃爍。任何在下表中未出現(xiàn)的組合，都將出現(xiàn)故障指示燈閃爍，

5、閃爍頻率為10Hz。表2.1 各種操作對應的指示燈輸出左指示燈右指示燈左頭燈右頭燈左尾燈右尾燈左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎合緊急開關剎車左轉(zhuǎn)彎時剎車右轉(zhuǎn)彎時剎車剎車并合緊急開關左轉(zhuǎn)彎時剎車，并合緊急開關右轉(zhuǎn)彎時剎車，并合緊急開關?？块W爍滅閃爍滅閃爍滅閃爍閃爍閃爍滅滅閃爍閃爍滅滅閃爍閃爍閃爍閃爍滅閃爍滅閃爍滅閃爍滅閃爍閃爍閃爍10Hz閃爍滅閃爍閃爍滅滅閃爍閃爍閃爍閃爍10Hz閃爍閃爍滅閃爍亮閃爍亮亮閃爍亮10Hz閃爍滅閃爍閃爍亮亮閃爍亮亮閃爍10Hz閃爍2.3 汽車轉(zhuǎn)向燈顯示在汽車轉(zhuǎn)彎或應急狀態(tài)下，外部信號燈和儀表板它們指示燈的閃爍頻率為1HZ，稱低頻信號。當?？块_關合上時，外部信號燈以10HZ頻率閃爍此時為高

6、頻信號。3 硬件設計3.1 汽車轉(zhuǎn)向燈單片機控制系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向燈單片機控制系統(tǒng)電路是由單片機AT89C51、電源、ULN2003A7路反向器、LED顯示電路、按鍵電路構成、用戶I/O口外，其余管教是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設置的。因此，本設計實際上就是一個帶有8個發(fā)光二極管的單片機最小應用系統(tǒng)，即為由單片機80C51、發(fā)光二級管和必要的軟件組成的單個單片機系統(tǒng)。此系統(tǒng)利用單片機的P3.0-P3.4作為輸入，P1.0-P1.6作為輸出。當P3口輸入高電平，在經(jīng)過ULN2003A反向器時輸出低電平與二極管陽極的5V電源構成通路，使對應的LED點亮或閃爍。電源電路給控制相關電路提供所需電源；復位電路供上電或按

7、鍵時復位用。當要求重新啟動單片機或者單片機處于死循環(huán)時，都可以由此電路來實現(xiàn)；時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘脈沖信號，供工作使用；通過并行I/O口構成鍵盤和顯示電路，輸入程序，即可實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向燈中各信號燈的功能操作；系統(tǒng)的可靠性有所提高。3.2 汽車轉(zhuǎn)向燈單片機控制系統(tǒng)電路圖在硬件設計中，使用型號為AT89C51的單片機，并把P3.0和P1.0作為電路的輸入口和輸出口。再使用了一片ULN2003A芯片，ULN2003A是一個7路反向器，即當輸入端為高電平時ULN2003A輸出端為低電平，當輸入端為低電平時ULN2003A輸出端為高電平。ULN2003A一端與單片機P1.0口相連，另一端與二極管的陰極相連

8、，給二極管與P3.0輸入端相反的電平。二極管的陽極與5V的電源相連。開關可以分別吸合或組合吸合來控制二極管。硬件連接電路圖如圖3.1所示。 圖3. 1 硬件連接電路圖 4 軟件設計4.1 程序設計 軟件的設計用Keil編程實現(xiàn)，具體的程序見附錄A。P3.0的輸入控制LED的狀態(tài)。流程圖如圖4.1所示。圖4.1 主程序流程圖5 proteus仿真結果給80C51裝入程序，連接好電路圖后，按剎車鍵后，運行結果如圖5.1所示。通過仿真可以驗證程序和仿真電路的正確性。按下緊急開關、停靠、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎以及其它組合狀態(tài)后仿真結果符合題目要求。圖5.1 系統(tǒng)仿真結果6 總結 本系統(tǒng)基于MCS-51開發(fā)平臺

9、，充分利用了51單片機的各引腳功能，同時有效利用了中斷、查詢、定時器、計數(shù)器，使得汽車轉(zhuǎn)向信號燈控制得以實現(xiàn)。而在此設計過程中遇到了以下一些問題：仿真圖中總線的連接、程序的中斷方式和查詢方式、單片機中P3口的功能。而對于仿真圖中總線連接問題，在通過在百度搜索和翻閱有關Proteus書籍來實現(xiàn)仿真圖中的總新連接。通過翻閱課本了解到程序的查詢方式又稱有條件傳遞方式，即數(shù)據(jù)的傳送石有條件的。在進行發(fā)送數(shù)據(jù)時先進行發(fā)送，然后進行查詢。而接收數(shù)據(jù)是先進行查詢，然后進行接收。而程序的中斷方式，它與查詢方式的主要區(qū)別在于如何知道設備是否為數(shù)據(jù)傳送作好了準備，查詢方式是單片機的主動形式，而中斷方式那么是單片機

10、等待通知中斷請求的被動形式。中斷方式在發(fā)送數(shù)據(jù)時的過程是先發(fā)送，再進行等待中斷，最后在中端中發(fā)送。中斷方式的接受數(shù)據(jù)先進行等待中斷，然后再中斷中進行接受。雖然通過這些資料對著兩種方式有了一些了解，但也不是很明白。所以在以后的學習中要更加強這方面的知識。最后是對單片機P3口的認識。雖然已經(jīng)學習了單片機，但對單片機不是很了解，特別是P3口的認識。P3口的第一功能是普通用的8位準雙向I/O端口。而P3口的主要功能是第二功能，如串行口的輸入輸出，還有兩個中端和兩個定時器/計數(shù)器。在本次設計的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)中，還存在的問題是系統(tǒng)的源程序比擬繁雜，仿真的效果有點簡單。在實現(xiàn)根本功能時沒在進行深入的拓展

11、，總體上感覺是系統(tǒng)的設計過于簡單。參考文獻1 孫涵芳,徐愛卿. MCS-51.96系列單片機原理及應用M.北京:北京航空航天大學出版社,1988:100-115.2 徐愛鈞,彭秀華.Keil Cx51 V7.0單片機高級語言編程與Vision2應用實踐M.北京:電子工業(yè)出版社,200:133-187.3 余錫存,曹國華.單片機原理及接口技術M.陜西:西安電子科技大學出版社,2000:7:60-75. 附錄A汽車轉(zhuǎn)向燈控制源程序ORG0000HAJMPSTART1ORG 0030HSAME EQU4EHSTART1:MOVP1,#00HSTART:MOVA,P3 ANLA,#1FH ;取用P3口

12、的低五位數(shù)據(jù)CJNEA,#1FH,SHIY ;對P3口低五位數(shù)據(jù)進行判斷AJMPSTART1SHIY:MOVSAME,ALCALLYS MOVA,P3 ;讀P3口的數(shù)據(jù)ANLA,#1FH ;取用P3口的低五位數(shù)據(jù)CJNEA,#1FH,SHIY1 ;對P3口的低五位數(shù)據(jù)進行判斷AJMPSTART1 ;開關沒有動作時無輸出SHIY1:CJNEA,SAME,START1CJNEA,#17H,NEXT1 ;進入左轉(zhuǎn)分支AJMPLEFTNEXT1:CJNEA,#0FH,NEXT2 ;進入右轉(zhuǎn)分支AJMPRIGHTNEXT2:CJNEA,#1DH,NEXT3 ;進入緊急分支AJMPEARGENEXT3:C

13、JNEA,#1EH,NEXT4 ;進入剎車分支AJMPBRAKENEXT4:CJNEA,#16H,NEXT5 ;進入左轉(zhuǎn)剎車分支AJMPLEBRNEXT5:CJNEA,#0EH,NEXT6 ;進入右轉(zhuǎn)剎車分支AJMPRIBRNEXT6:CJNEA,#1CH,NEXT7 ;進入緊急剎車分支AJMPBRERNEXT7:CJNEA,#14H,NEXT8 ;進入左轉(zhuǎn)緊急剎車分支AJMPLBENEXT8:CJNEA,#0CH,NEXT9 ;進入右轉(zhuǎn)緊急剎車分支AJMPRBENEXT9:CJNEA,#1BH,NEXT10 ;進入?？糠种JMPSTOPNEXT10:AJMPERROR LEFT:MOVP1

14、,#2AH ;左轉(zhuǎn)分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTRIGHT:MOVP1,#54H ;右轉(zhuǎn)分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTEARGE:MOVP1,#7FH ;緊急分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTBRAKE:MOVP1,#60H ;剎車分支AJMPSTARTLEBR:MOVP1,#6AH ;左轉(zhuǎn)剎車分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTRIBR:MOVP1,#74H ;右轉(zhuǎn)剎車分支LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTBRER:MOVP1,#7EH ;緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#60HLCALLY1sAJMPSTARTLBE:MOVP1,#7EH ;左轉(zhuǎn)緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTRBE:MOVP1,#7EH ;右轉(zhuǎn)緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTSTOP:MOVP1,#66H ;?？糠种CALLY100msMOVP1,#00HLCALLY100msAJMPSTARTERROR:MOVP1,#80H ;錯誤分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPS