精品基于STC的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文设计.docx

精品基于STC的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文设计.docx

《精品基于STC的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品基于STC的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文设计.docx（61页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

精品基于STC的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文设计

CHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY

毕业设计说明书

题目：

基于STC的智能车灯参数测试仪的开发与设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

摘要

本检测设备是专为测试车灯照度，电压，电流是否符合设计标准，为车灯生产线提供检测仪器而设计的。

硬件设计方面，使用传感器检测车灯是否安装正确，得到的信号通过单片机进行编程，再由LCD屏显示检测的各种参数并报告检测结果。

在设计中加入了采样电阻，光敏电阻器，分别测出被测灯的电压和测试电流以及光的照度。

测试电流，电压，照度。

通过A/D模块转换后载入单片机，编程后与设计标准进行比较。

软件设计方面，通过单片机编程实现了电流，电压，照度的检测、新灯号的自学习等功能。

通过单片机的使用，使测试仪具有较高的性价比和柔性，提高了车灯测试数字化水平，对提高产品质量起到了积极地推动作用。

关键词：

车灯检测；单片机；液晶显示屏

ABSTRACT

Thestingequipmentisdesignedtotestthelightsandlightingthelampilluminationwhetherthecurrentdesignstandards,providetestingequipmentfortheproductionlineforthelights.

Inhardwaredesign,theuseofsensorstodetectthelampisinstalledcorrectly,thesignalsareobtainedbycomputerprogramming,andthentheLCDscreendisplaydetectionofvariousparametersandthereportingoftestresults.Joininthedesignofsamplingresistor,Photosensitiveresistor,respectivelymeasuredthelampvoltageandthetestcurrentandlightintensity.TESTcurrent,voltage,illuminance.ThroughtheA/DmoduleconversionafterloadingtheSCM,programminganddesigncriteriaarecompared.

Softwareesign,throughtheMCUprogrammingcurrent,voltage,illuminancetesting,newlightsontheseftlearning,testingdatapreservation.

SCMthroughtheuse,sothatthetesterhashighperformancepriceratioandflexible,improvethelamptestdigitallevel,toimprovethequalityofproductshasplayedapositiveroleinpromoting.

Keywords:

Lightingdetection;SCM;Liquidcrystaldisplay

摘要1

ABSTRACT1

目录I

第1章课题概述1

1.1引言1

1.1.1国外汽车车灯检测技术发展概况1

1.1.2国内汽车车灯检测技术发展概况2

1.1.3存在的不足与发展方向3

1.2课题来源及现状3

1.3设计要求以及目标4

1.4本章小结4

第2章设计方案5

2.1总体方案设计5

2.2方案论证6

2.2.1主控单片机的选择6

2.2.2光感应器的选用8

2.2.3显示屏的选用11

2.3本章小结15

第3章系统硬件设计16

3.1系统硬件设计16

3.1.1单片机最小系统设计17

3.1.2电流检测电路设计19

3.1.3电压检测电路设计19

3.1.4液晶显示电路设计20

3.1.5调理电路的设计21

3.1.6A/D转换电路的设计21

3.1.7报警电路的设计22

3.1.8按键电路的设计22

3.2焊接电路板23

3.3本章小结23

第4章系统软件设计24

4.1主程序设计24

4.2按键子程序设计25

4.3报警子程序的设计26

4.4获取AD值子程序设计27

4.5转换子程序设计28

4.6显示子程序的设计28

4.7本章小结29

第5章系统调试30

5.1软件调试30

5.2硬件调试31

5.2本章小结32

结束语33

1主要工作33

2设计体会33

参考文献35

致谢37

附录A38

附录B39

附录C40

第1章课题概述

1.1引言

汽车从发明到今天已经一个多世纪了。

在现代社会，汽车已成为人们工作生活中不可缺少的一种交通工具。

汽车在为人们造福的同时，也带来大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。

汽车本身又是一个复杂的系统，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，其技术状况将不断恶化。

因此，一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面要借助维护和修理，恢复其技术状况。

汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。

在汽车发展的早期，人们主要是通过有经验的维修人员发现汽车的故障并作有针对性的修理。

即过去人们常讲的“望（眼看）”、“闻（耳听）”、“切（手摸）”方式。

随着现代科学技术的进步，特别是计算机技术的进步，汽车检测技术也飞速发展。

目前人们能依靠各种先进的仪器设备，对汽车进行不解体检测，而且安全、迅速、可靠。

汽车综合性能检测就是在汽车使用、维护和修理中对汽车的技术状况进行测试和检验的一门技术。

1.1.1国外汽车车灯检测技术发展概况

任何一个国家的汽车检测技术都是从无到有发展起来的，尤其是西方发达国家发展较早也较快。

据了解早在50年代在一些西方发达国家就形成了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和单项检测设备。

在60年代后期，西方发达国家汽车检测诊断技术发展很快，并且大量应用电子、光学、理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化检测技术。

如：

非接触式车速仪、前照灯检测仪、车轮定位仪、排气分析仪等都是光机电、理化机电一体化的检测设备。

之后进入70年代，这时电子计算机技术发展迅速，在此带动下汽车检测设备向智能化方面发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备，它们能对设备本身和汽车技术状况进行检测。

例如：

国外生产的汽车制动检测仪、全自动前照灯检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、计算机四轮定位仪等检测设备，都具有较先进的全自动功能。

与此同时，各工业发达国家为了加强汽车管理，相继建立汽车检测站和检测线，定期或不定期地对汽车实施检测，实行严格的车辆检测制度，规定新生产车在批量生产前须由企业将新车的技术性能参数和国家认可授权的新车检测机构出具的检测报告送到交通部主管部门进行审查，并由主管部门组织有关官员和技术专家进行评审，审查、评审合格后才会允许生产和投入市场。

对于其在用车，则规定须到国家认可的在用车检测机构进行定期检测。

从而使汽车检测实现了制度化。

同时发达国家的汽车检测也逐渐产生了一整套的标准。

判断受检汽车技术状况是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避免主观上的误差。

除对检测结果有严格完整的标准以外，国外对检测设备也有标准规定，如

检测设备的检测性能、具体结构、检测精度等都有响应标准。

对检测设备的使用周期、技术更新等也有具体要求。

由于检测制度、技术的标准化，不仅提高了检测效率，也保证了检测的质量。

进入80年代后，计算机技术在汽车检测技术领域的应用得到进一步深化，出现集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储、显示等功能于一体的系统软件，自此西方国家汽车检测线实现了全自动化，这样避免了人为的判断错误，大大提高了检测的准确性；同时也可把受检汽车的技术状况储存在计算机里，这样可为下次检验提供参考或作为处理交通事故的参考数据。

目前，美国凯迪拉克轿车系列，日本丰田、本田轿车系列等均已出现了车载自诊断系统和汽车故障诊断专家系统。

车载自诊断系统是汽车结构的组成部分，传感器分布在汽车内各个部位。

传感器将汽车的主要技术状况经常地、自动地向驾驶员显示。

我们相信随着车载自诊断系统和汽车故障诊断专家系统的进一步发展，会有更多的汽车性能参数在这些系统中被检测出来。

1.1.2国内汽车车灯检测技术发展概况

我国从60年代开始研究汽车检测技术。

70年代，我国大力发展了汽车检测技术，汽车不解体检测技术及设备被列为国家科委的开发应用项目。

由交通部主持研制开发了反力式汽车制动试验台；惯性式汽车制动试验台；发动机综合检测仪；汽车性能综合检验台（具有制动性检测、底盘测功、速度测试等功能）。

80年代，随着国民经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展，汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展。

如何保证车辆快速、经济、灵活，并尽可能不造成社会公害等问题，已逐渐被提到政府有关部门的议事曰程，因而促进了汽车诊断和检测技术的发展。

在单台检测设备研制成功的基础上，为了保证汽车技术状况良好，加强在用汽车的技术管理，充分发挥汽车检测设备的使用，交通部1980年开始有计划的在全国公路运输和车辆管理系统（交通部当时负责汽车监理）筹建汽车检测站，检测内容以汽车安全性检测为主。

80年代初，交通部在大连市建立了国内第一个汽车检测站。

从工艺上提出将各种单台检测设备安装联线，构成功能齐全的汽车检测线，其检测纲领为30000辆次/年。

为了配合汽车检测工作，国内已发布实施了有关汽车检测的国家标准、行业标准、计量检定规程等100多项。

从汽车综合性能检测站建站到汽车检测的具体检测项目，都基本作到了有法可依。

车灯的发光强度不足或照射方向不合适，汽车前方的情况就不能清晰易见。

而发光强度过强或照射方向过高，会使迎面驶来的汽车里的驾驶员造成眩目，妨碍驾驶员做出

正确的判断，这些都是导致交通事故的重要原因。

为了降低行车事故，确保行车安全，汽车在出厂前其车灯必须调整正确。

车灯的检验必须经常化和制度化。

为此，国家公布求。

特别是在进WTO后，这一要求会逐渐强化，以便和国际接轨。

目前国家对前照灯的检查日益严格，并且将由原先以远光为重点的检测要求向近光过渡，各个车辆检测站和汽车生产厂家急切需要装备能够进行远近光检测的仪器。

由于国家法规的逐步完善，前照灯检测仪经过了一个从远光测量到远近光测量的过程。

在早期的单远光测量仪中，普遍利用远光的对称性，采用了对称光电池排布，测量远光的光轴中心。

随着国家标准开始强调近光检测的重要性，目前出现了很多具有近光检测功能的仪器。

1.1.3存在的不足与发展方向

随着我国汽车工业的不断发展壮大，人们对车型和汽车装饰多样化的要求发生了日新月异的变化。

尤其汽车照明因功能的提升，款式和品种出现了多样化的趋势，特别是前车灯在结构和外型由原来规格统一，光源不可更换，向着具有个性化、品种多样和光源可更换的方向发展，使得汽车灯具与车身更加协调统一。

由于车型的变化较快，使得汽车灯具的质量跟不上汽车发展的要求，特别是中小型企业生产检测设备落后，生产的灯具合格率较低，具2004年6月14日国家质量监督检验检疫总局最新公布的抽查结果显示，汽车灯具产品的抽样合格率仅为78．1％。

质检总局近期对汽车灯具产品质量进行了国家监督抽查，抽查了上海、江苏、浙江等地32家企业的32种产品，合格的只有25种，其中汽车前照灯的抽样合格率为72．2％，汽车后雾灯的抽样合格率为71．4％。

据质检总局有关负责人介绍，汽车灯具产品是关系到车辆行驶安全的重要零部件，在我国目前的汽车产品强制性检验项目中，关于汽车灯具的检验项目约占四分之一。

在这次抽查中，7种不合格产品全部是配光性能检验项目不符合要求，而配光性能是国家强制性标准中非常重要的项目，其作用在于能够照亮路面状况且不影响对面开来车辆司机的眼睛，同时也起到提示其他行驶车辆的作用。

鉴于江、浙两省生产汽车灯具的中小企业较多，设计了一种即能检测车灯光性能，又能检测车灯电性能的智能型车灯测试仪，并在江苏常州某车灯生产企业试用，达到了设计要求。

我国汽车检测技术要赶超世界先进水平，应该在汽车检测技术基础、汽车检测设备智能化和汽车检测管理网络化等方面进行研究和发展。

1.2课题来源及现状

车灯测试装置是车灯生产厂家生产过程必备的测试设备。

本课题是常州某车灯生产厂为提高产品质量和提升测试手段提出来的，要求该装置能够存储所测车灯的型号，以及相关各参数，如各灯的电流，电压值，照度情况等；并要求具有自学习的功能，即可

对新型号的车灯进行检测，所测参数可修改，作为今后的测试标准。

课题涉及控制、检测、显示等技术。

车灯测试仪就是专为测试车灯照度和车灯灯泡电流，电压是否符合设计标准，为汽车灯具生产线提供检测仪器而设计的。

1.3设计要求以及目标

（1）选择合适的传感器检测车灯各灯的电流值，对所测数值与该型号车灯的标准值进行比较，不在误差范围内的给予明确显示。

（最大电流为5A）

（2）选择合适的传感器检测车灯各灯的电压值，对所测数值与该型号车灯的标准值进行比较，不在误差范围内的给予明确显示。

（最大电压为24V）

（3）选择合适的传感器检测车灯各灯的照度，对达不到要求的给予明确显示。

（4）具有参数设定功能。

（5）具有灯光报警提示功能。

1.4本章小结

到此为止，本章主要介绍了本课题的选题背景，国内外现状和论文的内容。

车灯参数测试仪在现代测量中的工作现状，人们提出了智能化车灯参数测试仪。

智能车灯参数测试仪出现开创了测量仪器的新时代，使得测量仪器与计算机之间的界限消失。

智能化车灯参数测试仪将高速发展的电子技术、测试技术、计算机技术和通信技术结合起来，开创了个人计算机仪器时代，是测试仪器工业发展的里程碑。

第2章设计方案

2.1总体方案设计

车灯主要由三部分组成，配光镜、反光镜、汽车灯泡，而配光镜、反光镜的设计及两者和灯泡灯丝位置配合的合理性，以及灯泡的好坏是直接影响车灯产品质量的关键因素。

本车灯测试仪就是为测试车灯照度，电流，电压是否符合设计标准，为汽车灯具生产线提供检测仪器而设计的。

根据生产要求，测试仪应具有以下功能：

能够设定电流，电压，照度参数；并在超出范围时，灯光提示；具有电流，照度，电压显示。

车灯测试仪就是专为测试车灯照度，电流，电压是否符合设计标准，为汽车灯具生产线提供检测仪器而设计的。

图2-1系统框图

本设计主要采用单片机控制，单片机主要涉及前项通道，后项通道以及软件设计。

单片机要实现小电流控制大电压和小电压控制大电压还必须考虑过电路的设计，比如功率放大器的设计等等。

本课题选择单片机控制方案。

原因如下：

1、单片机体积小，集成度高。

2、单片机性能稳定，可靠性高，抗干扰性强。

3、单片机有较高的性价比。

4、品种多样，型号繁多。

品种型号逐年扩充以适应各种需要。

使系统开发者有很大的选择自由。

CPU从4、8、16、32到64位，有些还采用RISC技术；

5、提高性能，扩大容量。

6、增加控制功能，向外部接口延伸。

把原属外围芯片的功能集成到本芯片内。

现今的单片机已发展到在一块含有CPU的芯片上，除嵌入RAM、ROM存储器和I／O接口外，还有A／D、PWM、UART、Timer／Counter、DMA、Watchdog、SerialPort、Sensor、driver、还有显示驱动、键盘控制、函数发生器、比较器等，构成一个完整的功能强的计算机应用系统；

7、低功耗。

供电电压从5V降到3V、2V甚至1V左右。

工作电流从mA级降到μA级。

在生产工艺上以CMOS代替NMOS，并向HCMOS过渡；

8、系统扩展与配置。

有供扩展外部电路用的三总线结构DB、AB、CB，以方便构成各种应用系统。

根据单片机网络系统、多机系统的特点专门开发出单片机串行总线。

此外，还特别配置有传感器，人机对话、网络多通道等接口，以便构成网络和多机系统。

综上所述，此次毕业设计采用单片机控制方式。

2.2方案论证

本系统中为什么要采用光敏电阻器、STC89C52RC系列单片机和1602液晶显示屏呢？

以下我将详细介绍。

2.2.1主控单片机的选择

整个测量系统都以主控单片机为控制核心，因此主控芯片的选择和应用非常重要。

本系统选用STC89C52RC单片机。

本设计采用STC89C系列的STC89C52RC作为主控芯片是根据方案论证的结果。

本系统的监控参数较少，计算不是特别复杂，选择宏晶科技公司的STC89C52RC单片机完全可以满足系统的要求，并且STC89C系列的单片机价格便宜，开发简单，从开发周期和研发费用上来说是合理的选择。

主要特性如下：

1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.

2.工作电压：

5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）

3.工作频率范围：

0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz

4.用户应用程序空间为8K字节

5.片上集成512字节RAM

6.通用I/O口（32个），复位后为：

P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。

8.具有EEPROM功能

9.具有看门狗功能

10.共3个16位定时器/计数器。

即定时器T0、T1、T2

11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒

12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART

13.工作温度范围：

-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）

STC89C52RC单片机的工作模式：

掉电模式：

典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。

空闲模式：

典型功耗2mA

正常工作模式：

典型功耗4Ma～7mA

掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。

图2-2STC89C52RC引脚图

STC89C52RC引脚功能说明

VCC（40引脚）：

电源电压

VSS（20引脚）：

接地

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：

P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。

作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。

在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。

此时，P0口内部上拉电阻有效。

在FlashROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。

验证时，要求外接上拉电阻。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。

P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。

此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。

P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（）。

在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX@DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX@R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。

在对FlashROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。

P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：

P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。

P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（）。

在对FlashROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。

2.2.2光感应器的选用

选择光传感器时，最重要的一点是理解哪项规格参数是最为关键的。

一般来说，在选择一个光传感器时，需要着重考虑的因素包括光谱响应/IR抑制、最大勒克斯数、光敏度、集成的信号调节功能、功耗以及封装大小等6个重要规格。

这6个规格的具体描述如下：

1、光谱响应/IR抑制：

环境光传感器应该仅对400nm至700nm光谱的范围有感应。

2、最大勒克斯数：

大多数应用为1万勒克斯。

3、光敏度：

根据光传感器的镜片类别，光线通过镜片后，光衰减可以在25[[%]]-50[[%]]之间。

低光敏度非常关键（<5勒克斯），必须选择可以在这个范围内工作的光传感器。

4、集成的信号调节功能（即放大器和ADC）：

一些传感器可能提供非常小的封装，但是却需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的输出信号。

具有更高集成度的光传感器省去了外部元件（ADC、放大器、电阻器、电容器等），具有更多的优势。

5、功耗：

对于要承受高勒克斯（>1万勒克斯）的光传感器来说，最好采用非线性模拟输出或数字输出。

6、封装大小：

对于大多数应用来说，封装都是越小越好。

现在可提供的较小封装尺寸约为2.0mm×2.1mm。

而尺寸为1.3mm×1.5mm的4引脚封装则是下一代封装。

采用小型封装的光传感器多种多样，而且价格合理。

数十年来，无源器件一直