汽車燈光控制電路設(shè)計(jì)

/汽車燈光限制電路設(shè)計(jì)張寶強(qiáng)（陜西理工學(xué)院物理系電信062，陜西漢中723001）指導(dǎo)老師：宋衛(wèi)星[摘要]接受AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的汽車燈光限制電路，利用其4個(gè)I/O口分別實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車燈光的限制、顯示功能，其中還添加了轉(zhuǎn)彎燈、緊急燈的警示聲音功能。運(yùn)用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖Y(jié)合就可以很簡潔的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，而且靈敏性強(qiáng)，也可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)更多的附加功能。[關(guān)鍵字]AT89C51單片機(jī)；燈光；限制書目TOC\o"1-3"\u1引言 12設(shè)計(jì)方案 12.1功能要求 12.2設(shè)計(jì)方案 13硬件設(shè)計(jì) 23.1AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及功能 23.1.1AT89C51的結(jié)構(gòu)及引腳 23.1.2AT89C51的主要性能 33.1.3AT89C51的管腳功能 33.2AT89C51的時(shí)序電路 43.3AT89C51的復(fù)位電路 53.4AT89C51的電源電路 53.5汽車燈光限制電路 64軟件設(shè)計(jì) 75仿真和調(diào)試 75.1KeilC51μVision2介紹 75.2ProteusProfessional7.5介紹 85.3調(diào)試 96結(jié)論 96.1設(shè)計(jì)結(jié)果 96.2系統(tǒng)缺陷及建議 96.3致謝 9參考文獻(xiàn) 10附錄程序清單 111引言隨著汽車數(shù)量的大量增加，交通平安問題也越來越嚴(yán)峻。而汽車車燈光限制系統(tǒng)的牢靠、穩(wěn)定對(duì)于平安行駛起著特殊重要的作用，因此汽車燈光限制電路的探討和設(shè)計(jì)成為解決交通平安問題的一種好的途徑。汽車工業(yè)的發(fā)展也促使汽車車燈限制電路的設(shè)計(jì)和探討不斷的提高，汽車的功能要求也越來越浩大，因此各單元電路也須要向小型化的方向發(fā)展，以使汽車能夠能裝入更多的功能模塊。傳統(tǒng)的運(yùn)用純硬件設(shè)計(jì)的電路，不僅電路浩大困難，而且一旦出了問題修理檢測起來也耗時(shí)費(fèi)勁。因此智能化、小型化的電路設(shè)計(jì)走上了時(shí)代的潮流，也必將影響以后的汽車限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅如此還要綜合考慮加工工藝、壽命、成本等問題，以使設(shè)計(jì)的電路能夠大量普及。伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車燈光限制電路的發(fā)展已經(jīng)特殊的成熟，目前，汽車燈光限制系統(tǒng)發(fā)展充分利用了現(xiàn)代科技的發(fā)展成果。接受純硬件、PLC電氣限制技術(shù)設(shè)計(jì)的汽車燈光限制電路已經(jīng)得到大量應(yīng)用。傳統(tǒng)的接受純硬件設(shè)計(jì)的電路正慢慢向著軟硬結(jié)合的方向發(fā)展，也將隨時(shí)應(yīng)用最新的科學(xué)技術(shù)。單片機(jī)的發(fā)展正朝著低功耗、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化的方向發(fā)展。因此，接受單片機(jī)設(shè)計(jì)的汽車燈光限制電路，應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)浩大的限制功能，而且通過外圍電路的擴(kuò)展還能實(shí)現(xiàn)更多的附加功能。這種限制電路不僅體積小、成本低，而且也更加智能，可以隨時(shí)修改整個(gè)限制功能，特殊適合現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展潮流?？傊怪嚐艄庀拗齐娐废蛑永慰?，功能更加浩大、智能的方向發(fā)展。2設(shè)計(jì)方案2.1功能要求汽車車燈接受發(fā)光二極管來設(shè)計(jì)，汽車前部兩側(cè)各有遠(yuǎn)光燈一部（夜間正常行車時(shí)運(yùn)用，大功率白色發(fā)光二極管），近光燈一部（夜間行駛匯車時(shí)運(yùn)用，小功率白色發(fā)光二極管），遠(yuǎn)光燈和近光燈不能同時(shí)運(yùn)用；汽車左右各有2個(gè)指示燈：方向燈（小功率黃色發(fā)光二極管），霧燈（大功率黃色發(fā)光二極管）。汽車后部兩側(cè)各有剎車燈一部（小功率紅色發(fā)光二極管），尾燈一部（大功率紅色發(fā)光二極管）。剎車時(shí)，剎車燈亮（不閃）。轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車方向燈應(yīng)當(dāng)一閃一閃。緊急狀況時(shí)，汽車的剎車燈和尾燈應(yīng)同時(shí)閃爍。2.2設(shè)計(jì)方案接受AT89C51單片機(jī)來完成汽車燈光限制電路的設(shè)計(jì)。利用單片機(jī)豐富的I/O端口，及其限制的靈敏性，實(shí)現(xiàn)基本的功能要求。汽車車燈限制電路的方框圖如2.1所示。AT89C51電源電路AT89C51電源電路時(shí)序及復(fù)位電路燈光限制模塊燈光顯示模塊報(bào)警模塊圖2.1汽車車燈限制電路的方框圖電源電路即為驅(qū)動(dòng)單片機(jī)工作的電源所設(shè)計(jì)的電路，它的輸出端和單片機(jī)的Vcc相連，本設(shè)計(jì)電路接受USB口轉(zhuǎn)換5V直流作為單片機(jī)電源。時(shí)序及復(fù)位電路是作為單片機(jī)能正常工作所必需的最小系統(tǒng)，前者供應(yīng)單片機(jī)工作所需的時(shí)拍，后者初始化單片機(jī)。燈光限制模塊是汽車燈光的限制按鈕，共有7個(gè)，干脆連接到P1口的各口線上，按下則相關(guān)的燈亮，再按則滅。燈光顯示模塊即為汽車燈光顯示電路，通過開關(guān)限制其顯示狀況。報(bào)警模塊是在汽車轉(zhuǎn)彎或發(fā)生緊急狀況時(shí)，隨著相關(guān)車燈閃爍的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響以發(fā)出警報(bào)，以提示行人或求救。3硬件設(shè)計(jì)3.1AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及功能3.1.1AT89C51的結(jié)構(gòu)及引腳AT89C51就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，AT89C51單片機(jī)主要由運(yùn)算器、限制器、存儲(chǔ)器（ROM及RAM）和I/O接口組成。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如3.1.1所示。振蕩器和時(shí)序OSC振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4KBFlashROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256字節(jié)RAM/SFR2×16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器80C51CPU64KB總線擴(kuò)展限制器可編程I/O口可編程全雙工串行口外部事務(wù)計(jì)數(shù)輸入外中斷內(nèi)中斷限制P0P1P2P3串行通信DBUSAT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)算器包括一個(gè)可進(jìn)行8位算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的單元ALU，8位的暫存器1（TMP1）、暫存器2（TMP2），8位累加器ACC，寄存器B和程序狀態(tài)寄存器PSW等。限制器包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、振蕩器及定時(shí)電路等。AT89C51片內(nèi)有FlashROM（程序存儲(chǔ)器，只能讀）和RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可讀可寫）兩類，他們各自有獨(dú)立的存儲(chǔ)地址空間，和一般的存儲(chǔ)器配置方式很不同。AT89C51單片機(jī)有4個(gè)和外部交換信息的8位并行接口，即P0-P3。他們都是準(zhǔn)雙向口，每個(gè)端口各有8條I/O線，均可作輸入/輸出。P0-P3口4個(gè)鎖存器同RAM統(tǒng)一編址，可以把I/O口當(dāng)做一般特殊功能寄存器（SFR）來尋址。AT89C51的引腳如圖3.1.2所示是一個(gè)雙列直插封裝（DIP）方式的AT89C51單片機(jī)，它共有40個(gè)引腳。其中很多引腳具有其次功能，運(yùn)用時(shí)要加以留意。3.1.2AT89C51的主要性能AT89C51是一種4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件接受ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微限制器。它為很多嵌入式限制系統(tǒng)供應(yīng)了一種靈敏性高且價(jià)廉的解決方案。AT89C51主要特性如下所述。·和MCS-51兼容，一個(gè)8位的80C51微處理器（CPU）；·片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM/SFR，用于存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)；·片內(nèi)4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，用于存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；·壽命：1000寫/擦循環(huán)；·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；·全靜態(tài)工作：0-24MHz；·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；·4個(gè)8位并行可編程I/O口P0-P3，每個(gè)口既可作輸入又可作輸出；·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事務(wù)計(jì)數(shù)，也可設(shè)置成定時(shí)方式，依據(jù)定時(shí)結(jié)果實(shí)現(xiàn)單片機(jī)限制；·5個(gè)中斷源、兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；·一個(gè)全雙工UART(通用異步發(fā)送接收器)的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間串行通信；·具有低功耗的閑置模式和掉電模式；·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容須要外接，最高允許振蕩頻率為24MHz。3.1.3AT89C51的管腳功能VCC（40腳）：電源端，為+5V。GND（20腳）：接地端。P0口（P0.0-P0.7,39-32腳）：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路準(zhǔn)雙向I/O口，每腳可吸取8個(gè)TTL門電流。當(dāng)P0口作為輸入口運(yùn)用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器（地址80H）寫入全1，此時(shí)P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。做輸入口運(yùn)用時(shí)先寫1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。在CPU訪問片外存儲(chǔ)器（AT89C51片外EPROM或RAM）時(shí)，P0口分時(shí)供應(yīng)8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在FlashROM編程時(shí)，P0端口接受指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)、驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口（P1.0-P1.7，1-8腳）：P1口是一個(gè)內(nèi)部供應(yīng)上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電位，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平常，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣由。在FLASHROM編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址。P2口(P2.0-P2.7，21-28腳)：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，可作為輸入。作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣由。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高8位地址信號(hào)和限制信號(hào)。P3口（P3.0-P3.7，10-17腳）：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣由。在對(duì)FlashROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3口還接受一些限制信號(hào)。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示。表1P3口的其次功能I/O口線專用功能P3.0RXD(串行數(shù)據(jù)接收)P3.1TXD(串行數(shù)據(jù)發(fā)送)P3.2(外部中斷0請求輸入)P3.3(外部中斷1請求輸入)P3.4T0(定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入)P3.5T1(定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入)P3.6(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào))P3.7(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào))RST(9腳)：復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平常間。ALE/（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存ALE的輸出信號(hào)用于鎖存低8位地址。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平常，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要留意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。假如微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)，ALE禁止，置位無效。ALE端得負(fù)載驅(qū)動(dòng)實(shí)力為8個(gè)LS型TTL（低功耗甚至高速TTL）負(fù)載。此引腳的第2功能在對(duì)片內(nèi)帶有4KBFLASHROM的AT89C51編程寫入（固化程序）時(shí)，作為編程脈沖輸入端。（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。要檢查一個(gè)AT89C51小系統(tǒng)上電后CPU能否正常工作，也可用示波器檢查端有無脈沖輸出。如有，則說明基本上工作正常。/Vpp（31腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)引腳接高電平常，CPU只訪問片內(nèi)FlashROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令；但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過0FFFH時(shí)，并自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)引腳接低電平（接地）時(shí)，CPU只訪問片外ROM并執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。在FlashROM編程期間，該引腳也用于施加12V的編程允許電源Vpp(假如選用12V編程)。XTAL1（19腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2（18腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在AT89C51片內(nèi)它是振蕩電路反響放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。若接受外部時(shí)鐘電路，該引腳懸空。另外AT89C51運(yùn)用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到0Hz，并供應(yīng)兩種可用軟件來選擇的省電方式：空閑方式和掉電方式。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都接著工作。此時(shí)的電流可降到大約為正常值的15%。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘電路被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。這種方式下的電流可降到15uA,最小可降到0.6uA。3.2AT89C51的時(shí)序電路AT89C51單片機(jī)和其他單片機(jī)或微機(jī)一樣是一種時(shí)序電路，從FlashROM中取指令和執(zhí)行指令過程中的各種微操作，都是按著節(jié)拍有序的工作的。AT89C51的時(shí)序電路如圖3.2所示。AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反向放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體和兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，電容和通常取30pF左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩頻率范圍為=0-24Mhz。5V圖3.2AT89C51的時(shí)序電路晶體振蕩器的頻率為，振蕩信號(hào)從XTAL2端輸入片內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器上，時(shí)鐘發(fā)生器是一個(gè)2分頻的觸發(fā)器電路，他將振蕩器的信號(hào)頻率除以2，向CPU供應(yīng)兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2。時(shí)鐘信號(hào)周期稱為狀態(tài)周期S,是振蕩周期的2倍，每個(gè)狀態(tài)周期S的前半周期，相位1(P1)信號(hào)有效，在每個(gè)狀態(tài)周期S的后半周期，相位2（P2）信號(hào)有效。CPU就以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本拍指揮單片機(jī)各個(gè)部件協(xié)調(diào)地工作。單片機(jī)工作須要若干指令，而執(zhí)行一條指令須要多少時(shí)間以機(jī)器周期為單位，一個(gè)機(jī)器周期是指CPU訪問存儲(chǔ)器一次所須要的時(shí)間，它包括12個(gè)振蕩周期，分為6個(gè)S狀態(tài)周期：S1-S6，每個(gè)狀態(tài)周期又分為兩拍，稱為P1和P2。因此一個(gè)機(jī)器周期中的12個(gè)振蕩周期表示為S1P1，S1P2，S2P1，…，S6P2。5V圖3.2AT89C51的時(shí)序電路3.3AT89C51的復(fù)位電路T89C51單片機(jī)和其他微處理器一樣，在啟動(dòng)時(shí)須要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)起先。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），則CPU就可以相應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。除了系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫逆境，也必需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。AT89C51單片機(jī)的復(fù)位電路如圖3.3所示。圖3.3AT89C51的復(fù)位電路在通電瞬間，電容通過電阻充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。只要電源的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。在振蕩穩(wěn)定后為保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間（即正脈沖寬度）大于兩個(gè)機(jī)器周期，當(dāng)接受的晶體為12Mhz時(shí)，可取=10uF，=8.2k；當(dāng)接受的晶體頻率為6Mhz時(shí)，可取=22uF，=1k。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)或須要重新復(fù)位時(shí)，可干脆按RESET鍵，這時(shí)通過電阻干脆把RST端拉高，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。圖3.3AT89C51的復(fù)位電路3.4AT89C51的電源電路本設(shè)計(jì)的單片機(jī)電源接受USB接口轉(zhuǎn)換溝通220V為5V直流供單片機(jī)運(yùn)用，如圖3.4所示。由于標(biāo)準(zhǔn)USB口的輸出電壓為5V,這樣正好可供單片機(jī)運(yùn)用，這種設(shè)計(jì)特殊的便利，即插即用，具有很大的靈敏性。我們可以通過一條數(shù)據(jù)線將其連接到計(jì)算機(jī)上，或者通過MP3的充電器將其連接到溝通電上，以給單片機(jī)供電。這些東西在我們的生活中都非常常見，因此特殊便利。220V的溝通信號(hào)經(jīng)過USB口整流后變?yōu)?V的脈動(dòng)直流，電路中電容=470uF，利用其充放電特性，使整流后的脈動(dòng)直流變?yōu)楸容^穩(wěn)定的直流。由于整流后的信號(hào)帶有高頻及脈沖干擾信號(hào)，而電解電容具有確定的電感，對(duì)其不能有效的濾除，因此利用電容=0.1pF的小電容，以濾去高頻及脈沖干擾。電容、共同構(gòu)成濾波電路。穩(wěn)壓二極管和限流電阻共同構(gòu)成直流穩(wěn)壓電路。電阻和發(fā)光二極管串聯(lián)作為供電指示燈。穩(wěn)壓管的一般選擇原則為其中為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，為直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓或單片機(jī)的輸入電壓，為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)流過的電流。、分別為穩(wěn)壓管能夠穩(wěn)壓的最大、最小電流，、分別為負(fù)載電流的最大、最小值。圖3.4AT89C51的電源電路3.5汽車燈光限制電路經(jīng)過組合以上的各單元電路后形成整體電路，如圖3.5所示。（1）開關(guān)限制部分開關(guān)限制部分接受P1個(gè)線口輸入，其中遠(yuǎn)、近光燈分別用開關(guān)、限制，按下時(shí)相關(guān)燈亮，再按則滅，和不能同時(shí)運(yùn)用。左、右方向燈用開關(guān)、限制按下時(shí)相關(guān)燈亮，再按則滅，、互鎖。霧燈、剎車燈、尾燈、緊急燈分別用開關(guān)、、、限制，按下相關(guān)燈亮，再按則滅。（2）信號(hào)燈部分發(fā)光二極管和一般二極管一樣都具有單向?qū)щ娦裕挥型饧诱螂妷菏沟谜螂娏髯銐虼髸r(shí)才能發(fā)光。發(fā)光二極管的開啟電壓比一般二極管的大，一般紅色的在1.6V-2.5V之間，黃色的在1.9V-2.4V之間，綠色的在2.0V-2.4V之間，藍(lán)色/白色的在3.0V-3.8V之間。一般發(fā)光二極管的正向?qū)娏鳛?mA-20mA。正向電流愈大，則發(fā)光愈強(qiáng)。則限流電阻R的計(jì)算公式為其中為發(fā)光二極管的開啟電壓，為導(dǎo)通電流。本電路中紅色發(fā)光二極管的開啟電壓=2V，導(dǎo)通電流=10mA，則限流電阻為依據(jù)上述公式可以計(jì)算出其它發(fā)光二極管的限流電阻。（3）聲音信號(hào)部分本次設(shè)計(jì)的電路在汽車拐彎，汽車方向燈閃爍的同時(shí)通過P3.0腳驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出嘀嘀間歇作響的聲音。當(dāng)發(fā)生緊急狀況，緊急燈限制開關(guān)按下時(shí)，除過相關(guān)的燈閃爍的同時(shí)，蜂鳴器也發(fā)出嘀嘀間歇作響的聲音，此時(shí)假如正在拐彎時(shí)，則汽車方向燈閃爍的同時(shí)不發(fā)聲。程序中變更單片機(jī)P3.0引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整限制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，變更P3.0輸出電平的凹凸電平占空比，則可以限制蜂鳴器的聲音大小。（4）汽車燈光限制電路汽車燈光限制電路如圖3.5所示，由于P0口內(nèi)部為一漏極開路電路，沒有內(nèi)部上拉電阻，作為輸入口運(yùn)用時(shí)應(yīng)先寫1，因此給P0口串一個(gè)8×10KΩ的排阻，以作為其內(nèi)部上拉電阻。這樣P0口就可以成功的作為輸入口運(yùn)用。夜晚汽車正常行駛時(shí)，開關(guān)按下（接P1.0口），遠(yuǎn)光燈，亮；當(dāng)要匯車時(shí)應(yīng)按下開關(guān)（接P1.1口），遠(yuǎn)光燈，滅，近光燈，亮。匯車完畢，再次按下，則遠(yuǎn)光燈、亮。汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，按下開關(guān)（接P1.2口），這時(shí)前左方向燈和后左方向燈亮，并且燈光一閃一閃，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器LS1作間歇性嘀嘀作響，汽車轉(zhuǎn)正后再按下開關(guān)則燈滅；當(dāng)要右轉(zhuǎn)彎時(shí)，（接P1.3口），按下開關(guān)，這時(shí)前右方向燈和后右方向燈亮，燈光一閃一閃，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器LS1作間歇性嘀嘀作響。汽車轉(zhuǎn)正直行后再按下開關(guān)則燈滅。左、右方向燈同時(shí)只能有一個(gè)能工作。當(dāng)遇到大霧天氣時(shí)，應(yīng)按下開關(guān)（接P1.4口），則霧燈、、和亮；當(dāng)踩下剎車時(shí)（接P1.5口），即相當(dāng)按下開關(guān)，剎車燈和亮；剎車松開時(shí)，即相當(dāng)于再按下開關(guān)，則剎車燈滅。晚上行車或靠邊停車時(shí)，為使后面的車輛或行人能清楚的看到前面的車輛，應(yīng)當(dāng)按下開關(guān)（接P1.6口），使汽車尾部的照明燈和亮。當(dāng)遇到緊急狀況是，應(yīng)當(dāng)按下開關(guān),這時(shí)汽車燈、、、、，，,不停閃爍，同時(shí)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器急促的嘀嘀作響，以發(fā)出警報(bào)。圖3.5汽車燈光限制電路4軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)接受的是C程序設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)單片機(jī)程序的。C語言是一種結(jié)構(gòu)化計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它層次清楚，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)。C語言的表現(xiàn)實(shí)力和處理實(shí)力極強(qiáng)。它不僅具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型，便于實(shí)現(xiàn)各類困難的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它還可以干脆訪問內(nèi)存的物理地址，進(jìn)行位(bit)一級(jí)的操作。它既有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依靠計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。C程序設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)程序可讀性強(qiáng)，可移植性好，適合于編寫對(duì)硬件依靠性不強(qiáng)的程序。依據(jù)軟件的設(shè)計(jì)思想，可畫出本系統(tǒng)程序流程圖如圖4.1所示。程序運(yùn)行后，通過while語句循環(huán)掃描，不斷讀入7個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，通過if-else語句推斷各個(gè)開關(guān)狀態(tài)，為0時(shí)則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序通過軟件點(diǎn)亮汽車車燈，否則不操作或關(guān)斷相應(yīng)的車燈。5仿真和調(diào)試本設(shè)計(jì)接受的仿真軟件KeilC51μVision2和Proteusprofessional7.5進(jìn)行仿真的。KeilC51μVision2主要用于單片機(jī)程序的編寫調(diào)試和仿真。Proteusprofessional7.5主要用于單片機(jī)及硬件電路的仿真。5.1KeilC51μVision2介紹KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，和匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再運(yùn)用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。KeilC51軟件供應(yīng)豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率特殊之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，簡潔理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。C51工具包中的uVision和Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以和庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成確定目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51運(yùn)用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器運(yùn)用干脆對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以干脆寫入程序存貯器如EPROM中。KeilC51μVision2集成開發(fā)環(huán)境是KeilSoftware，Inc/KeilElektronikGmbH開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程尤其是C編譯工具在產(chǎn)生代碼的精確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈敏的限制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)特殊志向。程序入口讀入開關(guān)程序入口讀入開關(guān)K0（P1.0）、K1（P1.1）、K2（P1.2）、K3（P1.3）K4（P1.4）、K5（P1.5）、K6（P1.6）、K7（P1.7）狀態(tài)推斷開關(guān)狀態(tài)開關(guān)K0-P1.0為0，遠(yuǎn)光燈D5、D6亮開關(guān)K1-P1.1為0，近光燈D7，D8亮開關(guān)K2-P1.2為0，左方向燈D1、D9亮閃開關(guān)K3-P1.3為0，右方向燈D2、D10亮閃開關(guān)K4-P1.4為0，霧燈D3、D4、D11、D12亮開關(guān)K5-P1.5為0，剎車燈D13、D14亮開關(guān)K6-P1.6為0，尾燈D15、D16亮開關(guān)K7-P1.7為0，燈D13、D14、D15、D16亮閃圖4.1系統(tǒng)程序流程圖5.2ProteusProfessional7.5介紹Proteus是由英國Labcenterelectronics公司開發(fā)的EDA工具軟件。他從1989年出現(xiàn)始終到現(xiàn)在已經(jīng)有20多年的歷史，在全球廣泛運(yùn)用。Proteus安裝以后，主要由兩個(gè)程序組成：Ares和Isis。前者主要用于PCB自動(dòng)或人工布線及其電路仿真，后者主要接受原理布圖的方法繪制電路并進(jìn)行相應(yīng)的仿真。除了上述基本應(yīng)用之外，Proteus革命性的功能在于它的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，可以干脆在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟鍵代碼級(jí)的調(diào)試，還可以干脆實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地模擬按鈕、鍵盤的輸入，LED、液晶現(xiàn)實(shí)的輸出，同時(shí)協(xié)作虛擬工具如示波器、邏輯分析儀等等進(jìn)行相應(yīng)的測量和觀測。Proteus軟件的應(yīng)用范圍特殊廣泛，涉及PCB制板、SPICE的電路仿真、單片機(jī)仿真，在6.9版本中還加入了對(duì)ARM7/LPC2000的仿真。和多數(shù)仿真軟件相像，Proteus有著數(shù)量浩大的元器件庫。和多數(shù)仿真軟件相像，Proteus有著數(shù)量浩大的元件庫。Labcenter公司和相關(guān)的第三方軟件陣容共同開發(fā)了6000多個(gè)模擬和數(shù)字電路中常用的spice模型以及各種動(dòng)態(tài)元件，基本元件如電阻、電容、各種二極管、三極管、MOS管、555定時(shí)器等；74系列TTL元件和4000系列CMOS元件；存儲(chǔ)芯片包括各種常用的ROM,RAM，EEPROM,還有常見I2C器件等。在豐富的庫元件的支持下，原理布圖時(shí)只要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)用和連線，通過對(duì)每個(gè)元件的屬性設(shè)置完成繪圖，然后即可進(jìn)行仿真和虛擬測量。5.3調(diào)試對(duì)本系統(tǒng)來說，調(diào)試工作分以下三步進(jìn)行。1）在系統(tǒng)的硬件部分制作出來后，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)地檢測調(diào)試，查看制作過程中是否存在錯(cuò)焊、虛焊等狀況，查看單片機(jī)是否能夠正常工作，測試硬件部分是否能夠完成其相應(yīng)的功能。出現(xiàn)問題要予以解除，假如是硬件部分電路圖的錯(cuò)誤，則要對(duì)其修改，反復(fù)測試，直到硬件的連接完全無錯(cuò)，并且設(shè)計(jì)合理。本系統(tǒng)經(jīng)過前后三次的電路設(shè)計(jì)和修改，最終硬件設(shè)計(jì)合理。在此,首先,需檢驗(yàn)輸出電壓是否正常，應(yīng)將變壓器接入電源電路，視察發(fā)光二極管是否亮，以確定是否有電壓輸出，再用數(shù)字萬用表測試輸出電壓是否是5V，假如是5V表明電源電壓正常工作，假如不是上述結(jié)果應(yīng)當(dāng)檢查電路。2）在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件部分時(shí)，在Keil軟件中編寫程序，對(duì)程序進(jìn)行不斷調(diào)試編譯，直到程序能夠正常運(yùn)行。然后在Proteus軟件中進(jìn)行仿真測試，看功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。3）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。在上面兩步完成后，我們就必需將汽車燈光限制電路的硬件和軟件部分結(jié)合起來，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，檢驗(yàn)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，測試系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)，看是否能夠達(dá)到預(yù)期的要求，必要時(shí)，還要不斷地修改和完善程序，直到系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能。6結(jié)論6.1設(shè)計(jì)結(jié)果通過這次汽車燈光限制電路的設(shè)計(jì)，我收獲甚多，前期經(jīng)過大量資料的查閱，并設(shè)計(jì)好原理圖、編寫好程序以及編譯修改，然后進(jìn)行實(shí)物制作，為確保成功，對(duì)布線、裝配、焊接每個(gè)過程都做了大量細(xì)致的工作，最終成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求。6.2系統(tǒng)缺陷及建議本次設(shè)計(jì)的電路雖然最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，但還有以下缺陷。1）燈光接受發(fā)光二極管，效果不是很志向。建議接受功率更大的燈泡代替。2）由于接受單片機(jī)作為限制器，輸出的直流電壓只有5v，電流也只有20毫安左右，因此，想驅(qū)動(dòng)更大的燈須要添加放大電路或者要接受繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)溝通電路的限制。3）由于沒有接受PCB板，電路不穩(wěn)定易受外部干擾，最好能制作成PCB板電路。6.3致謝本次設(shè)計(jì)得到宋老師的大量設(shè)計(jì)指導(dǎo)，特此感謝。也感謝羅東同學(xué)在電路焊接過程中賜予的很多建設(shè)性的看法。參考文獻(xiàn)[1]曹匯堅(jiān),池品優(yōu).基于MS-51系列單片機(jī)的限制汽車轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版）,2009（6）:45-48.[2]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天高校出版社,2005.17-47.[3]何立民.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京航空航天高校出版社,1995.30-45.[4]潘新民.單片機(jī)好用系統(tǒng).北京：人民郵政出版社,2001.21-35.[5]童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教化出版社,2007.387-406.[6]毋茂密,王靜,張暉.單片機(jī)串行接口技術(shù)探討[J].河南師范高校學(xué)報(bào),2000,28(3):96-98.[7]李毅.串行接口8位LED顯示驅(qū)動(dòng)器[j].重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,12(3):110-113.[8]陳洪財(cái).單片機(jī)C語言和匯編語言好用開發(fā)技術(shù)[M].哈爾濱工程高校出版社,2008.19-65.[9]周潤景,張麗娜.基于PROTUES的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真[M].北京航空航天高校出版社,2006.8-112.[10]DetlefDecker.PerformanceandPerspectivesofLightSourcesforSignalLamps,HELLAKGHueck&Co.,Gemany,1990,1(0703).[11]ChristopheDUBOSC.StylingTrendsforCarRearlamps.ValeoLightingsystems,SEA980321.附錄程序清單//頭文件、鍵位聲明================================#include<reg52.h>sbitkey0=P1^0;//遠(yuǎn)光燈限制鍵sbitkey1=P1^1;//近光燈限制鍵sbitkey2=P1^2;//左方向燈限制鍵sbitkey3=P1^3;//右方向燈限制鍵sbitkey4=P1^4;//霧燈限制鍵sbitkey5=P1^5;//剎車燈限制鍵sbitkey6=P1^6;//后照明燈限制鍵sbitkey7=P1^7;//緊急狀況限制鍵sbitled0=P0^0;//后左方向燈sbitled1=P0^1;//后左霧燈sbitled2=P0^2;//左剎車燈sbitled3=P0^3;//左尾燈sbitled4=P0^4;//前左方向燈sbitled5=P0^5;//前左霧燈sbitled6=P0^6;//左近光燈sbitled7=P0^7;//左遠(yuǎn)光燈sbitled8=P2^0;//右遠(yuǎn)光燈sbitled9=P2^1;//前右霧燈sbitled10=P2^2;//前右方向燈sbitled11=P2^3;//前右方向燈sbitled12=P2^4;//右尾燈sbitled13=P2^5;//右剎車燈sbitled14=P2^6;//后右霧燈sbitled15=P2^7;//后右方向燈sbitbuzzer=P3^0;//蜂鳴器//去抖動(dòng)延時(shí)子程序==============================voiddelay10ms(intx){unsignedintm,n;for(m=0;m<x;m++)for(n=0;n<1200;n++);}//聲音延時(shí)子程序================================voiddelay()//延時(shí)子程序{unsignedinti,j;for(i=0;i<500;i++)for(j=0;j<800;j++);}//蜂鳴器發(fā)聲子程序==============================voidsound()//發(fā)聲子程序{unsignedinta,b;for(a=0;a<100;a++){buzzer=~buzzer;for(b=0;b<850;b++);//850為蜂鳴器發(fā)聲頻率，可調(diào)}}//主程序======================================voidmain(){P0=0XFF;P1=0XFF;P2=0XFF;P3=0XFF;while(1) { if(key0==0)//遠(yuǎn)光燈開關(guān)打開{ delay10ms(2);//延時(shí)去抖動(dòng) while(key0==0);//等待鍵釋放 delay10ms(2); led6=1;led9=1;led5=!led5;led10=!led10; } if(key1==0)//近光燈打開{delay10ms(2);while(key1==0);delay10ms(2); led5=1;led10=1;led6=!led6;led9=!led9;