電動汽車智能車燈控制系統(tǒng)的設計模板

年4月19日電動汽車智能車燈控制系統(tǒng)的設計文檔僅供參考電動汽車智能車燈控制系統(tǒng)的設計摘要汽車信號燈是汽車的重要組成部分，同樣，電動汽車也離不開車燈。雖然傳統(tǒng)的汽車信號燈控制系統(tǒng)種類有很多種，可是，傳統(tǒng)信號燈具有使用壽命短、電路設計復雜、性價比低、安全性和可靠性差的缺點。為了解決傳統(tǒng)汽車信號燈控制系統(tǒng)中存在的問題，本文將單片機技術(shù)和汽車信號燈進行了有效結(jié)合，設計了一種基于單片機的電動汽車智能車燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機作為控制核心，經(jīng)過單片機對外圍電路進行控制。電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)具有手動控制和自動控制兩種控制模式，使用哪種控制模式能夠由駕駛員進行自由選擇。本文設計的電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)，融入了很多的人性化設計，擁有良好的人機交互界面，外圍電路設計簡單實用，具有很好的安全性和穩(wěn)定性，性價比高，容易進行外圍電路擴展，便于后期的軟件升級。關鍵詞：汽車信號燈；單片機；手動控制；自動控制目錄TOC\o"1-3"\u摘要 I1緒論 11.1課題研究背景 11.2汽車信號燈的發(fā)展 11.2.1汽車信號燈的作用 11.2.2汽車信號燈發(fā)展歷史 21.3本文研究內(nèi)容 32系統(tǒng)總體方案設計 42.1系統(tǒng)設計要求 42.2系統(tǒng)設計方案討論 42.3系統(tǒng)總體設計方案 63系統(tǒng)硬件電路設計 73.1系統(tǒng)硬件電路芯片選型 73.1.1單片機的選型 73.1.2ULNA芯片 93.1.3光敏電阻 93.1.4LED燈簡介 103.1.574LS164簡介 113.2晶振電路設計 123.3復位電路設計 133.4自動報警模式電路圖 133.5ULNA連接電路 153.6開關連接電路及功能介紹 153.7LED信號燈連接電路 163.8數(shù)碼管顯示器電路設計 164系統(tǒng)軟件程序設計 184.1編程語言的選擇 184.2程序流程圖 184.2.1手動模式 184.2.2自動控制模式流程圖 195系統(tǒng)調(diào)試 215.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 215.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 21結(jié)論 22致謝 23參考文獻 24附錄 25

1緒論1.1課題研究背景近年來中國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，隨著國民輸入的提高，很多家庭都有了汽車。電動汽車作為一個新興領域，也開始得到快速的發(fā)展?，F(xiàn)在，電動汽車受到國家的政策大力的扶持。因此，電動汽車也成為了很多家庭的選擇之一。電動汽車具有很多優(yōu)點，節(jié)能和環(huán)保是其最主要的優(yōu)點。電動汽車現(xiàn)在經(jīng)常在市面上看到，而且種類很多，完全能夠滿足人們出行的要求，是一種很實用的交通工具。車燈控制系統(tǒng)是電動汽車的重要組成部分。很多汽車行駛在道路上，在轉(zhuǎn)彎、停車、剎車等情況下，需要給別的車輛信號。因此，這就需要每臺汽車上都要配有車燈控制系統(tǒng)，否則，將會造成交通的癱瘓，造成交通事故的發(fā)生。如果設計出一種切實有效的、使用方便的、具有良好人機交互界面的車燈控制系統(tǒng)對汽車本身是極其重要的。汽車信號燈是汽車的重要組成部分，同樣，電動汽車也離不開車燈。雖然傳統(tǒng)的汽車信號燈控制系統(tǒng)種類有很多種，可是，傳統(tǒng)信號燈具有使用壽命短、電路設計復雜、性價比低、安全性和可靠性差的缺點。為了解決傳統(tǒng)汽車信號燈控制系統(tǒng)中存在的問題，本文將單片機技術(shù)和汽車信號燈進行了有效結(jié)合，設計了一種基于單片機的電動汽車智能車燈控制系統(tǒng)。1.2汽車信號燈的發(fā)展1.2.1汽車信號燈的作用汽車信號燈對汽車具有十分重要的意義。汽車信號燈的作用主要有以下幾方面：（1）信號燈能夠為汽車行駛時，起到照明作用；（2）信號燈能夠告知其它車輛，此汽車正在或者即將要做出的動作，例如：剎車燈或者轉(zhuǎn)彎等；（3）當汽車在緊急狀態(tài)下，能夠告知別的車輛。1.2.2汽車信號燈發(fā)展歷史20世紀末期，哥倫比亞號電動汽車將電使用在汽車的前燈和尾燈上，此時刻標志著車燈的出現(xiàn)。早期的前大燈不能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)光功能，因此，在會車的情況下，經(jīng)常會晃到駕駛員的眼睛。為了克服此缺點，學者們經(jīng)過了長時間的眼睛。后期，廠家普遍使用一種附加光度調(diào)節(jié)器的車燈系統(tǒng)。前大燈能夠在垂直方向上進行移動，然而，駕駛員需要下車去搬動夾具的位置，進而改變車燈的位置。由早期乙炔氣前照燈發(fā)展到現(xiàn)在的自由面反射鏡氣體放電前照燈，已經(jīng)經(jīng)過了長達120年的歷程，這個歷程中，車燈經(jīng)過很多變革，歸納如下：第一代——乙炔氣前照燈。該前照燈有很高的輪廓亮度，乙炔氣火焰的亮度比當時的電光源到達的亮度要高出一倍多，因此，在1925年以前，幾乎全部汽車使用的前照燈都為乙炔前照燈。第二代——電光源前照燈。在19，具有螺旋形式的燈絲出現(xiàn)，這也就意味著充氣白熾燈泡開始出現(xiàn)。由于這種燈具有很高的亮度，能夠給電光源前照燈提供廣闊的發(fā)展空間?？墒牵@種燈經(jīng)常會受到電氣裝置的限制，因此，一直推遲到1925年，才開始普遍使用。第三代——雙光燈芯前照燈。這種車燈擁有高輪廓亮度充氣燈泡，當裝在汽車上時，在交會車時容易出現(xiàn)，由于前照燈強光導致的駕駛員炫目情況的發(fā)生。因此，這種強光很容易導致交通事故的發(fā)生。汽車會車時的炫目問題，現(xiàn)在依然是汽車照明技術(shù)中急需要解決的重要問題之一。第四代——不對稱近光前照燈。雙光燈芯前照燈系統(tǒng)為對稱近光系統(tǒng)，該系統(tǒng)的左右兩側(cè)具有一致性。因此，左、右兩側(cè)行駛時，都是能夠使用的。因為，行車光變到會車光的情況下，視見距離將會減少。這種情況下，會使車速下降。為了解決這類問題的發(fā)生，美國廠家在1932年創(chuàng)造了不對稱的前照燈?；鶞瘦S是中心，把光束分成了2部分，經(jīng)過使這種方法使得來車一側(cè)的落地距離小，而且另一側(cè)光束的落地距離大。第五代——H4鹵鎢前照燈。第1批配置有鹵鎢燈泡的汽車前照燈是法國斯貝公司在1964年生產(chǎn)的。這種燈的燈絲允許工作溫度較普通白熾燈泡高，光效增加約50%，壽命也增加一倍。第六代——HID前照燈。以HID前照燈作為典型代表，現(xiàn)代汽車的前照燈在發(fā)光原理、結(jié)構(gòu)形式和制造材料等方面變化極大。HID氙氣頭燈經(jīng)過使用高壓擊穿惰性氣體，使得氣體發(fā)生電離現(xiàn)象，進而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。它生成的光照度具有很強的力度，而且具有很高的色溫和強穿透性。這種照明燈能夠節(jié)約電能的消耗，能夠作為一種理想化的汽車前照燈光源使用。第七代——LED前照燈，這是美國最新的研制成果。預計在未來5年內(nèi)，白光大功率LED技術(shù)會全面取代當前的多種照明產(chǎn)品。這種技術(shù)擁有很好的安全性和穩(wěn)定性，而且能耗低、壽命長，將會使未來汽車照明領域的一種重點研究方向。1.3本文研究內(nèi)容本文對電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)進行研究，以單片機作為控制核心，經(jīng)過單片機對車燈控制系統(tǒng)的外圍電路進行控制。電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)具有手動控制和自動控制兩種控制模式，使用哪種控制模式能夠由駕駛員進行自由選擇。本文的車燈控制系統(tǒng)模擬汽車駕駛過程中的9種操作方式，包括：左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急，剎車，左轉(zhuǎn)彎時剎車，右轉(zhuǎn)彎時剎車，?？康炔僮?。利用開關控制輸入信號，經(jīng)過硬件電路和軟件編程來實現(xiàn)信號燈的驅(qū)動和點亮，或者閃爍和熄滅。本文設計的電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)，融入了很多的人性化設計，擁有良好的人機交互界面，外圍電路設計簡單實用，具有很好的安全性和穩(wěn)定性，性價比高，容易進行外圍電路擴展，便于后期的軟件升級，對電動汽車的車燈控制系統(tǒng)發(fā)展具有一定的研究意義。2系統(tǒng)總體方案設計2.1系統(tǒng)設計要求電動汽車在行駛過程中，一般要頻繁的使用左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關等基本操作。在汽車進行左轉(zhuǎn)彎或者右轉(zhuǎn)彎的情況下，利用轉(zhuǎn)彎操作桿應該能夠讓左轉(zhuǎn)彎開關或者右轉(zhuǎn)彎開關閉合。當左轉(zhuǎn)彎開關閉合時，應該讓汽車頭部的左轉(zhuǎn)彎信號燈、儀表盤上的左轉(zhuǎn)彎信號燈、汽車尾部的左轉(zhuǎn)彎信號燈被點亮，并處于閃爍狀態(tài)，直到左轉(zhuǎn)彎開關斷開。相對應的，當右轉(zhuǎn)彎開關閉合時，應該讓汽車頭部的右轉(zhuǎn)彎信號燈、儀表盤上的右轉(zhuǎn)彎信號燈、汽車尾部的右轉(zhuǎn)彎信號燈被點亮，并處于閃爍狀態(tài)，直到右轉(zhuǎn)彎開關斷開。當轉(zhuǎn)彎操作桿恢復到原有的中間位置時，左轉(zhuǎn)彎開關或者右轉(zhuǎn)彎開關將會斷開，指示燈將不再閃爍。在汽車進行剎車時，汽車后面的兩個尾燈將會被點亮。在將車內(nèi)的緊急開閉合時，車上的六個燈將會共同閃爍。在汽車轉(zhuǎn)彎過程中進行剎車時，在原來3個車燈閃爍的基礎上另一個尾燈將會被點亮。上面提到的所有車燈的閃爍均是利用1HZ的頻率進行閃爍，停靠和其它情況都是用20HZ的頻率進行閃爍。系統(tǒng)設計要求匯總表如表2-1所示。表2-1系統(tǒng)設計要求匯總表左頭儀左左尾右頭儀右右尾左轉(zhuǎn)√（1HZ）√（1HZ）√（1HZ）右轉(zhuǎn)√（1HZ）√（1HZ）√（1HZ）緊急√（1HZ）√（1HZ）√（1HZ）√（1HZ）√（1HZ）√（1HZ）剎車√（亮）√（亮）停靠√（20HZ）√（20HZ）√（20HZ）√（20HZ）其余√（20HZ）√（20HZ）√（20HZ）√（20HZ）√（20HZ）√（20HZ）2.2系統(tǒng)設計方案討論在對電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)功能研究的基礎上，結(jié)合表2-1的系統(tǒng)設計要求，本文設計了3種設計方案，分別為：（1）繼電器作為控制核心經(jīng)過使用繼電器控制能夠控制轉(zhuǎn)彎信號燈，然而這種控制方式對汽車的安全性提出了更高的要求。汽車對信號燈的要求是響應速度要快，可是繼電器的吸合和斷開過程有一定的延時性，不能達到很好的快速響應效果。因為，汽車信號燈的使用頻率較頻繁，對器件的使用壽命要求較高。繼電器連續(xù)的進行吸合和斷開操作，將讓繼電器的使用壽命減少，對電動汽車的安全性和穩(wěn)定性造成嚴重影響。因此，基于上述原因，繼電器并不適合在電動汽車中的信號燈控制系統(tǒng)使用。（2）PLC作為控制核心PLC對開關控制具有極好的準確度，而且控制系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性，能夠具有高抗干擾性，適合使用在不同環(huán)境，甚至是在惡劣環(huán)境中使用。PLC的控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)形式的繼電器控制和傳統(tǒng)形式的計算機控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點是體積小，質(zhì)量輕，功耗小，集成度高。雖然PLC的優(yōu)點很多，然而PLC的價格很高。針對普通的電動汽車，如果使用PLC作為信號燈控制系統(tǒng)核心，將會大幅度的提高車輛的制造成本，降低電動汽車市場競爭力。電動汽車的信號燈控制屬于基本的開關量控制形式，并不需要計時、定時、運算等復雜性功能，因此如果使用PLC作為控制核心，將會浪費PLC自身的資源，這種控制系統(tǒng)將具有極低的性價比。因此，基于上述原因，PLC并不適合在電動汽車中的信號燈控制系統(tǒng)使用。（3）單片機作為控制核心單片機屬于智能化儀器設備的最為核心的器件，單片機對系統(tǒng)的整體設計方案具有決定性的影響作用?；谙到y(tǒng)的硬件設計方案和軟件編程思路，而且對整個系統(tǒng)進行合理的評估和預測，選擇對應的單片機型號，進行智能化儀器的開發(fā)。單片機的優(yōu)點是整體的尺寸小、重量低、性價比高、使用時能源消耗小、強控制特性、響應速度快，非常適合在工程技術(shù)領域、家用電器領域、公共設施構(gòu)建等領域進行普遍使用。同時，單片機還支持聯(lián)合操作，能夠?qū)蓚€或多個單片機進行搭配，一個作為主單片機進行主要程序的執(zhí)行，其余的單片機作為輔助單片機使用，最終構(gòu)成的是一種集散型的多機聯(lián)合控制系統(tǒng)。單片機控制系統(tǒng)擁有PLC控制系統(tǒng)的全部特點，能夠當做電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)的控制核心。本文選取單片機作為本系統(tǒng)的控制核心。電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)就是基于單片機的上述優(yōu)點進行選型的，并對單片機的外圍電路進行了設計。2.3系統(tǒng)總體設計方案本系統(tǒng)在整體結(jié)構(gòu)上具有很多創(chuàng)新性的設計，系統(tǒng)各部分的功能都得到了充分的發(fā)揮。本系統(tǒng)根據(jù)設計目標，對器件進行了全方位的考量，才最終確定最適合本系統(tǒng)的元器件。系統(tǒng)中的各組成部分都具有很好的兼容性，為電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)長時間穩(wěn)定性的工作提供了必要準備。本系統(tǒng)的設計原則主要包括：可靠性、標準性、實用性、準確性、經(jīng)濟性、通用性、先進性、可操作性以及廣泛性。本系統(tǒng)經(jīng)過5個開關對電動汽車的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、左剎車、右剎車、以及緊急和停靠的動作進行模擬。利用I/O口將控制信息輸入給單片機進行處理和分析，當單片機接收到指令后，便利用相對應的程序，讓相關器件實施對應動作。經(jīng)過將控制程序輸入給ULNA芯片，能夠驅(qū)動相對應的LED燈，實現(xiàn)發(fā)出信號燈的目的，起到警示作用。自動控制模式的特點是基于光敏電阻感應原理，利用對電動汽車車后方的光強度信號進行檢測，并把檢測得到的光信號進行轉(zhuǎn)變，變化為電信號，然后輸入到單片機中，經(jīng)過單片機驅(qū)動電動汽車尾燈，需要的話還能夠啟動報警功能。系統(tǒng)手動控制原理結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)手動控制原理結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)自動控制原理結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2系統(tǒng)自動控制原理結(jié)構(gòu)框圖3系統(tǒng)硬件電路設計3.1系統(tǒng)硬件電路芯片選型3.1.1單片機的選型單片機有著體積小、功耗低、功能強、性能價格比高、易于推廣應用等顯著優(yōu)點，在自動化裝置、智能化儀表、過程控制和家用電器等許多領域得到日益廣泛的應用[1]。因此要完成此系統(tǒng)的設計，考慮到實際的應用和性價比，在數(shù)據(jù)處理和控制方面單片機是首選。單片微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是非?；钴S和頗具有生命力的機種[2]。單片微型計算機簡稱單片機，特別適合用于控制領域，故又稱為微控制器，它是將計算機的基本部件微型化，使之集成在一塊芯片上的微機[3]。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等[4]。單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖[5]如圖3-1所示。圖3-1單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單片機的發(fā)展非常迅速，世界上一些著名器件公司如Atmel公司、Motorola公司、Zilog公司等也競相推出新產(chǎn)品[6]。每個公司的單片機各有優(yōu)勢，使用范圍也有區(qū)別，因此選擇一個適合統(tǒng)的單片機是十分重要的。比較了PIC、Motorola公司、Zilog公司等公司的單片機，選擇了美國的ATMEL公司的單片機[7]。美國ATMEL公司率先將Flash存儲技術(shù)應用于單品機產(chǎn)品中，推出了AT89系列單片機，在全球電子業(yè)內(nèi)引起了巨大的反響。ATMEL公司是一家跨國的專業(yè)半導體企業(yè)，總部設在美國硅谷圣何塞，ATMEL在電可擦技術(shù)上，擁有世界上最多的專利和最先進的工藝[8~10]。本文選用的AT89C51單片機引腳結(jié)構(gòu)[11]如圖3-2所示。圖3-2AT89C51單片機AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kbytes的可重復擦寫的制度程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大。AT89C51單片機可靈活應用于各種控制領域[12]。AT89C51單片機的主要技術(shù)參數(shù)為：MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；4K字節(jié)可重復擦寫Flash閃速存儲器；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作：0HZ-24MHZ；三級加密程序存儲器；128×8字節(jié)內(nèi)部RAM；32個可編程I/O口線；2個16位定時/計數(shù)器；6個中斷源；可編程串行UART通道；低功耗空閑和掉線模式。AT89C51提供標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作方式停止CPU的工作，掉電方式保存RAM中的內(nèi)存，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位[13]。3.1.2ULNA芯片ULNA是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。ULNA電路是美國TexasInstruments公司和Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達林頓晶體管陣列電路。它是雙列16腳封裝，NPN晶體管矩陣，最大驅(qū)動電壓=50V,電流=500mA，輸入電壓=5V，適用于TTLCOMS，由達林頓管組成驅(qū)動電路。ULN是集成達林頓管IC，內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，它的輸出端允許經(jīng)過電流為200mA，飽和壓降VCE約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。用戶輸出口的外接負載可根據(jù)以上參數(shù)估算。ULN是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個硅NPN達林頓管組成的驅(qū)動片。ULN能夠驅(qū)動7個繼電器，具有高電壓輸出特性，并帶有共陰極的續(xù)流二極管使器件可用于開關型感性負載。每對達林頓管的額定集電極電流是500mA，達林頓對管還可并聯(lián)使用以達到更高的輸出電流能力。ULNA中每對達林頓管的基極都串聯(lián)有一個2.7kΩ的電阻，可直接與TTL或5VCMOS器件連接[14]。3.1.3光敏電阻光敏電阻又稱光導管，常見的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大[15]。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換。常見的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值可達1~10M歐，在強光條件下，它阻值僅有幾百至數(shù)千歐姆[16]。光敏電阻器對光的敏感性與人眼對可見光的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。本文選用硫化鎘光敏電阻，它的伏安特性曲線如圖3-3所示，它的光照特性曲線如圖3-4所示。圖3-3光敏電阻伏安特性曲線圖圖3-4光敏電阻光照特性曲線圖3.1.4LED燈簡介系統(tǒng)的顯示器一般見來作為數(shù)據(jù)信息的輸出設備，顯示器的類型有很多種。在基于單片機技術(shù)設計的系統(tǒng)內(nèi)，使用最為廣泛的共有兩種顯示器。第一種是發(fā)光二極管顯示器，也就是LED顯示器；第二種是液晶顯示器，也就是LCD顯示器。LED和LCD顯示器各自具有不同的特點，相對來說，兩種顯示器共有的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡易，性價比高，接口形式方便使用，而且都具有廣泛的應用范圍[17,18]。發(fā)光二極管，也就是LED。經(jīng)過發(fā)光二極管能夠構(gòu)成顯示屏，而且顯示屏中的每個點均屬于一個或多個發(fā)光二極管。利用控制電路能夠?qū)崿F(xiàn)對二極管的有效控制。這種方式能夠控制二極管的亮和滅，而且能夠經(jīng)過這種方法控制點的發(fā)光與否。然后，經(jīng)過控制讓整個大屏幕系統(tǒng)對圖案進行顯示。液晶顯示器的LCD中，使用最為廣泛的一種是TFT類型。這種類型的LCD顯示器是經(jīng)過光源、液晶光柵以及芯片控制電路構(gòu)成的。LCD的光源一般情況下會顯示常亮的白色強光。在光線在液晶液晶屏中經(jīng)過的情況下，能夠?qū)㈦妷哼M行轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)換到液晶顆粒的濾光方向上，使得每個點的顏色發(fā)生變化，而且以一定的強度實施圖案的顯示。液晶顯示器的型號有很多種，依據(jù)顯示方式的不同能夠分成不同的顯示類型。其中，包括：段式顯示，行點陣式顯示以及全點陣式顯示，共3種類型。液晶顯示器中的段式顯示類型和數(shù)碼管顯示的原理很相似。行點陣式型液晶顯示器，一般情況下是用來顯示英文字符。全點陣式液晶顯示器，一般情況下用來對信息進行顯示，顯示的范圍比較多樣，例如：漢字、圖形以及圖表等信息?？紤]到實際電動汽車的使用情況，本文使用LED數(shù)碼管進行顯示，實際的LED燈泡及其燈具如圖3-5所示。圖3-5LED燈泡以及燈具圖片3.1.574LS164簡介74HC164、74HCT164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)經(jīng)過兩個輸入端（DSA或DSB）之一串行輸入；任一輸入端能夠用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘(CP)每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA和DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位(MR)輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平，如圖3-6所示。圖3-674LS164內(nèi)部邏輯圖芯片特性：門控串行數(shù)據(jù)輸入；異步中央復位符合JEDEC標準no.7A；靜電放電(ESD)保護；HBMEIA/JESD22-A114-B超過V；MMEIA/JESD22-A115-A超過200V；多種封裝形式；額定從-40°C至+85°C和-40°C至+125°C。74LS164芯片邏輯符號圖如圖3-7所示。圖3-7邏輯符號圖74LS164芯片引腳圖如圖3-8所示。圖3-8引腳圖3.2晶振電路設計單片機工作時，是一條一條的從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間校準。一個機器周期包括12個時鐘周期。因為沒有晶振，就沒有時鐘周期，就沒有機器周期，沒有機器周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。由此可見若想單片機正常工作，必須得有晶振電路。單片機的晶振電路是一種典型電路，晶振頻率一般選擇在4MHZ～12MHZ之間，外接兩個晶振電容，改電容的典型值為30pf。只需要在單片機的RST引腳上加高電平，時間不少于8us就能夠了。單片機的晶振電路如圖3-9所示。圖3-9單片機的晶振電路3.3復位電路設計復位電路屬于單片機的最小系統(tǒng)的組成電路，主要用于完成初始化操作。復位電路如圖3-10所示。圖3-10復位電路復位電路的目的為，讓CPU以及其寄存器間處在一個確定的初始化狀態(tài)。系統(tǒng)在正常上電的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)復位。而且，在系統(tǒng)程序運行遇到問題時，或者操作出現(xiàn)錯誤時，都會讓系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)。這就需要參照復位開關恢復系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。操作型式有上電自動復位操作以及手動復位操作。其中，上電自動復位操作為把單片機連接電源，并對復位電路的電容實現(xiàn)充電；按鍵電平復位是基于RST端，并利用電阻和VCC電源進行連接實現(xiàn)的。本文的復位電路使用的是手動復位形式。3.4自動報警模式電路圖自動控制模式是基于普通的光電傳感裝置，如圖3-11所示。利用光敏二極管進行檢測，檢測得到汽車后方車輛的光信號或者后面車輛反光鏡的反射光。然后將檢測得到的信號轉(zhuǎn)變成電信號，然后利用放大器和反相器進行處理，并經(jīng)過P3.0口傳遞給單片機進行控制。圖3-11自動報警模式電路圖經(jīng)過硫化鎘光敏電阻、放大器和反相器組成一種捕捉光信號的裝置，再將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送到單片機的P3.0口。在后面車輛過于靠近車后方時，車的頭燈光強會加強。這種情況會使得圖3-10中的電路系統(tǒng)電流增大。在加大到一定程度時，單片機將使尾燈點亮，與此同時經(jīng)過P1.7口發(fā)出電信號，進而驅(qū)動警報系統(tǒng)，對后方的車輛和本車司機起到提醒作用。依據(jù)公式（3-1）進行計算：（3-1）式中：I表示光電流；U表示外加電壓；L表示光照度。K=1，a=1.1，V=0.5。規(guī)定在L≧1的情況下，經(jīng)過公式I≧5.87，能夠?qū)缶癄顟B(tài)進行設置。在這種情況下，如果單片機點亮了尾燈，系統(tǒng)將會驅(qū)動警報系統(tǒng)，實施報警過程。圖3-12報警系統(tǒng)電路圖如圖3-12所示，這是本系統(tǒng)的報警電路。報警系統(tǒng)由1個電阻，1個三極管和1個蜂鳴器組合而成。在光電流大于或者等于5.87A的情況下，單片機將驅(qū)動蜂鳴器進行報警，同時提醒司機提高警惕。3.5ULNA連接電路ULNA具有16個引腳，芯片的第1~7引腳按順序分別和單片機的P1.0~P1.6進行連接，第10~15引腳按順序和D1~D6進行連接。ULNA電路連接如圖3-13所示。圖3-13ULNA電路圖3.6開關連接電路及功能介紹AT89C51單片機的P3口分別和5個開關進行連接，如圖3-14和圖3-15所示。這5個開關分別對應：汽車的剎車過程、緊急狀態(tài)的雙閃過程、停靠過程，左轉(zhuǎn)彎過程，右轉(zhuǎn)彎過程。圖3-14開關連接圖圖3-15開關系統(tǒng)3.7LED信號燈連接電路本設計中的汽車信號燈選用6個發(fā)光二極管，發(fā)光二極管導通時，產(chǎn)生一個正向的工作電流IF，工作電流根據(jù)發(fā)光二極管的材料、功率等不同，額定電流一般在10～40mA左右，發(fā)光二極管導通時的正向壓降VF比較大，一般為1.5～3V。因此在正常使用中，為了保證發(fā)光二極管在電源電壓V的作用下管子的工作電流不超過額定值，必須給發(fā)光二極管串聯(lián)一只限流電阻R，R的阻值可由下式算出：R＝（V-VF）/IF。其中V為工作電源電壓，VF為發(fā)光二極管的正向壓降，IF為額定工作電流。選擇合適的數(shù)值代入上面的公式，經(jīng)計算得電阻R=100Ω。電路圖如圖3-16所示：圖3-16LED燈電路圖3.8數(shù)碼管顯示器電路設計數(shù)碼顯示器作為一個信息顯示反饋給司機，讓司機對操作一目了然。司機執(zhí)行左轉(zhuǎn)，左頭燈、左儀表燈、左尾燈亮，數(shù)碼頻顯示1；司機執(zhí)行右轉(zhuǎn)，右頭燈，右儀表燈，右尾燈亮，數(shù)碼顯示2；司機執(zhí)行緊急操作，全燈亮，數(shù)碼顯示3；司機執(zhí)行剎車操作，左尾燈，右尾燈亮，數(shù)碼顯示4；司機執(zhí)行停靠操作，左右頭燈，左右尾燈亮，數(shù)碼顯示5其余操作數(shù)碼顯示6。數(shù)碼顯示器電路圖如圖3-17所示。圖3-17數(shù)碼顯示器電路圖4系統(tǒng)軟件程序設計4.1編程語言的選擇在單片機中能夠用匯編語言和C語言進行編程。C語言結(jié)構(gòu)較好和能產(chǎn)生高效的代碼，綜合以上因素，在此選用了C語言，雖然它的執(zhí)行效率不如匯編高，但能夠滿足本系統(tǒng)的要求。用C語言對本系統(tǒng)進行開發(fā)具有以下優(yōu)勢：（1）對此系統(tǒng)而言，要實現(xiàn)的功能較多，程序量較大，而對C語言來說，程序量越大，特別是較為復雜的系統(tǒng)，能夠大幅度加快開發(fā)進度，用C語言也越有優(yōu)勢。（2）本系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能較多，各功能塊清晰，對C語言而言容易實現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，它使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理，便于開發(fā)和模塊式編程。源程序的可讀性和可維護性都很好，對程序的升級和修改較為方便，從而保證了整個系統(tǒng)的可靠性。（3）當寫好以一個算法后，需要移植到不停種類的MCU上時，在匯編中只有重新編寫，可移植性不好。而用C語言開發(fā)后，符合ANSIC標準的程序基本不必修改。（4）C語言提供了多種存儲類型，針對單片機的程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間及EPROM空間自動為變量合理地分配空間，C語言提供復雜的數(shù)據(jù)類型，增強了程序處理能力和靈活性。C編譯器提供常見的標準函數(shù)庫，供用戶使用，使用戶節(jié)省了時間，而且C編譯器能夠自動生成一些硬件的初始化代碼。4.2程序流程圖4.2.1手動模式系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)開關狀態(tài)對應的數(shù)據(jù)輸出情況如表4-1所示。表4-1開關狀態(tài)對應的數(shù)據(jù)輸出輸入信號輸出信號—K5K4K3K2K1—D7D6D5D4D3D2D1—D7D6D5D4D3D2D1P3口數(shù)據(jù)P1口數(shù)據(jù)P1口數(shù)據(jù)00010111001010100000000000001111跳轉(zhuǎn)01010100延時000000000001110101111110000000000001111001100000————————000101100110101001000000000011100111010000100000000111000111111001100000000101000111111001000000000011000111111000100000000110110110011000000000其它00000001000000004.2.2自動控制模式流程圖系統(tǒng)自動控制模式子程序流程如圖4-2所示。圖4-2系統(tǒng)自動控制模式程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試在利用專業(yè)的畫圖軟件繪制完成硬件原理圖以后，需要按照硬件原理圖進行電路板的焊接。在焊接操作全部完成以后，首先需要進行目測，看各個焊點是否存在虛焊或者漏焊現(xiàn)象。經(jīng)過萬用表檢測各個芯片間的連接電路，以及電源與地之間是否正確連接。因為本系統(tǒng)在設計時，需要用排線把主板和副版相連接，因此需要檢查引腳連接是否有問題。檢查的方法能夠使，經(jīng)過把主板芯片引腳和副版芯片引腳直接經(jīng)過萬用表進行檢測，觀察是否能夠接通，再上電進行檢測，同時還要注意是否有芯片發(fā)熱的現(xiàn)象出現(xiàn)。如果發(fā)生了這種現(xiàn)象，應該馬上切斷電源開關，開始查找是不是硬件電路連線存在問題。系統(tǒng)硬件調(diào)試過程如下：（1）首先，需要針對系統(tǒng)中選擇的器件質(zhì)量進行檢查，如果沒有問題，則能夠進行下一項調(diào)試操作。（2）其次，要根據(jù)系統(tǒng)硬件電路原理圖檢查電路是否有虛焊和漏焊的現(xiàn)象出現(xiàn)。（3）最后，利用專業(yè)的工具，例如：萬用表和示波器等調(diào)試工具和設備，或者PROTEUS等軟件，針對硬件電路實現(xiàn)電氣性能的測試，觀察其是否能正常工作。上述操作都完成以后，如果沒有發(fā)現(xiàn)問題，就能夠進行軟件部分的調(diào)試了。5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試在進行軟件調(diào)試時，一般情況下需要使用的是模塊化調(diào)試技術(shù)，每個模塊都要進行調(diào)試。經(jīng)過把全部模塊組合到一起實現(xiàn)整個系統(tǒng)模塊的調(diào)試。軟件的調(diào)試一般情況都會出現(xiàn)語法錯誤和邏輯錯誤兩種。語法錯誤能夠進行直接修改操作，而邏輯錯誤要進行單步調(diào)試，然后觀察程序能否按邏輯順序執(zhí)行，再寫入芯片中。經(jīng)過觀察程序的運行結(jié)果，進行重復性調(diào)試操作。系統(tǒng)軟件調(diào)試過程如下：（1）在硬件調(diào)試完成后，才開始進行軟件調(diào)試。利用軟件的各個子程序模塊進行調(diào)試，在單獨的模塊調(diào)試完成以后，如果沒有出現(xiàn)問題，就把相互有關聯(lián)的模塊進行組合，實現(xiàn)聯(lián)調(diào)。經(jīng)過這種方法解決程序模塊連接時，有可能發(fā)生的邏輯錯誤。（2）針對整個系統(tǒng)的所有程序模塊的整體組合進行調(diào)試，并與系統(tǒng)進行聯(lián)機，實現(xiàn)共同調(diào)試。

結(jié)論本文對電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)進行研究，以單片機作為控制核心，經(jīng)過單片機對車燈控制系統(tǒng)的外圍電路進行控制。電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)具有手動控制和自動控制兩種控制模式，使用哪種控制模式能夠由駕駛員進行自由選擇。本文的車燈控制系統(tǒng)模擬汽車駕駛過程中的9種操作方式，包括：左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急，剎車，左轉(zhuǎn)彎時剎車，右轉(zhuǎn)彎時剎車，?？康炔僮?。利用開關控制輸入信號，經(jīng)過硬件電路和軟件編程來實現(xiàn)信號燈的驅(qū)動和點亮，或者閃爍和熄滅。本文設計的電動汽車的智能車燈控制系統(tǒng)，融入了很多的人性化設計，擁有良好的人機交互界面，外圍電路設計簡單實用，具有很好的安全性和穩(wěn)定性，性價比高，容易進行外圍電路擴展，便于后期的軟件升級，對電動汽車的車燈控制系統(tǒng)發(fā)展具有一定的研究意義。

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