汽车灯光控制Word格式文档下载.docx
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1.设置四个按键，分别对应汽车刹车、左转、右转、停车。
2.汽车的刹车、左转、右转、停车分别对应不同灯光显示。
3.刹车时6个指示灯同时亮。
4.左转时左边三个灯光延时一秒依次从右往左点亮，右转时右边三个灯光延时一秒依次从左往右点亮。
5.停车时6个指示灯同时闪烁点亮。
确定设计方案，按功能模块的划分选择元器件和集成电路，设计分析电路，阐述基本原理。
2.总体设计
2.1单片机的选择
AT89C51是一个低电压，低功耗，高性能CMOS8位微处理器，片包含了4K字节闪烁可编程可擦除的只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory），俗称单片机。
该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储器制造技术制造的，与标准的MCS-51指令系统和输出管脚相兼容。
由于将通用8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51可以为很多嵌入式控制系统提供一种灵活性高而且价廉的方案。
2.2系统工作原理
这个系统硬件主要包括以下的三大模块：
AT89S51单片机系统、LED灯阵、逻辑开关控制器，从而形成了信号的控制器、识别电路和发光电路这三个模块。
其中单片机系统作为中央处理单元，根据逻辑开关控制器来检测到驾驶员所执行开关控制信号，获得相应的信号进行传输，使单片机系统收到对应的指令，从而使LED灯阵发出相应的指示。
系统总体设计方案如图2-1所示。
图2-1
3.最小系统设计
3.1复位电路
在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：
这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。
无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。
而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。
许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。
单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。
89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。
当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。
单片机系统的复位方式有：
手动按钮复位和上电复位1、手动按钮复位手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。
一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。
当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。
手动按钮复位的电路如所示。
由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求
复位电路的工作原理：
VCC上电时，电容充电（充电过程中会有充电电流，并且在最开始时电流最大，随着时间推移逐渐减小直到电容充满电后充电电流变为0，此时无充电电流，电容器相当于开路，这个时候才是真正意义上的隔直，所以在电源接通的一瞬间，是有通交这个过程的），在电容充电这个过程中，RST端电压确正好相反是从VCC逐渐降低到0（因为充电电流是从大变小直到0），此过程中会有一段时间VCC处于高电平状态，导致单片机复位（时间常数t=R*C决定）。
但电容不再充电后，无电流通过，RST恒为0，单片机正常工作。
单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续2个机器周期即2us的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态，复位按钮按下后即可输入高电平。
复位时间计算：
当取100us时
为高电平，所以可以达到复位作用。
复位电路如图3-1所示：
图3-1复位电路图
3.2晶振电路
晶振电路是由一个12MHZ的电解电容和两个22pF的电容组成的。
T=12*1/12MHZ=1us
开机的时候的复位在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。
所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。
也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。
这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。
所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。
在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。
所以在开机0.0S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。
复位键按下的时候的复位在单片机启动0.01S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。
当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。
随着时间的推移，电容的电压在0.01S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。
根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。
单片机系统自动复位。
51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。
51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好
P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。
设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。
计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。
设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。
在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。
当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。
由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。
当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2ms。
晶振电路如图3-2所示：
图3-2晶振电路图
3.3电源模块
电源部分电源装置是电路的能量提供者,该设计中所制作的电源为单相小功率电源，将9V的直流电源经稳压管转换成所需要的5V直流电源。
由于系统的要求，需要用5V的稳压直流电源对系统中的芯片进行供电，电路采用7805进行设计。
7800系列的最后两位数字表示该集成稳压器的输出电压值，其输出电压的偏差在2%以内。
固定输出的集成稳压电源的基本电路如图3-3所示：
图3-3电源电路图
7805整流器的介绍：
7805三端稳压集成电路顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。
4.输入部分设计
按键如图4-1所示：
图4-1按键图
功能键对应的功能见表：
序号
按键
对应功能
1
K1
刹车
2
K2
左转
3
K3
右转
4
K4
停车
5.输出部分设计
5.1发光二极管如图5-1所示：
图5-1输出部分设计图
1.按下刹车键K1，6个灯管同时点亮。
2.按下左转键K2，D3向D1灯管延时一秒依次点亮。
3.按下右转键K3，D4向D6灯管延时一秒依次点亮。
4.按下停车键K4，6个灯管同时闪烁点亮。
5.2电阻电容的选择
根据复位信号的有效脉冲的宽度来计算电容电阻的值
T1=（R1+R2）Cln2，T2=R2Cln2
故电路的振荡周期为：
T=T1+T2=（R1+2R2）Cln2
振荡频率为
，经过计算，可选择R1=10K，R2=R3=R4=R5=R6=R7=100欧姆，C=22uF，则输出信号为1赫兹（周期为1秒）。
6.硬件仿真
6.1仿真软件简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件，其中该软件中国的总代理商是广州风标电子技术有限公司。
Proteus是世界上最著名的EDA工具软件，从原理图的布图、代码的调试到单片机和外围电路的协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件与虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，它不仅仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还可以仿真单片机和其外围器件。
虽然现在国内推广刚刚起步，但是已受到单片机开发应用的科技工作者、从事单片机教学的教师、单片机爱好者的青睐。
[4]
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：
multisim）的功能。
这些功能是：
1．原理布图2．PCB自动或人工布线3．SPICE电路仿真。
其革命性的特点：
1．互动的电路仿真，用户甚至可以实时采用诸如键盘，RAM，马达，ROM，AD/DA，LED，部分SPI器件，部分IIC器件。
2．仿真处理器及其外围电路，可以仿真PIC、AVR、ARM、51系列等常用的主流单片机。
3.它还可以直接的在基于原理图的虚拟原型上面编程，再配合显示以及输出，可以看到运行后输入输出的效果。
在配合系统所配置的示波器、虚拟逻辑分析仪等等，Proteus建立起了完备的电子设计开发环境。
[5]
6.2仿真效果
按下刹车时的仿真图
按下左转时的仿真图
按下右转时的仿真图
按下停车时的仿真图
7.实物制作与调试
7.1电路板焊接
一般来说，造成硬件问题的首要问题就是焊接了，也就是说焊接的好与坏直接响产品的正常运行。
造成焊接质量不高的常见原因是:
①焊锡用量过多,形成焊点的锡堆积；
焊锡过少,不足以包裹焊点。
②冷焊。
焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔化、浸润、焊锡表面不光亮（不光滑）,有细小裂纹（如同豆腐渣一样!
）。
③夹松香焊接,焊锡与元器件或印刷板之间夹杂着一层松香,造成电连接不良。
若夹杂加热不足的松香,则焊点下有一层黄褐色松香膜；
若加热温度太高,则焊点下有一层碳化松香的黑色膜。
对于有加热不足的松香膜的情况,可以用烙铁进行补焊。
对形成的黑膜,要"
吃"
净焊锡,清洁被焊元器件或印刷板表面,重新进行焊接才行。
④焊锡连桥。
指焊锡量过多,造成元器件的焊点之间短路。
这在对超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意。
⑤焊剂过量,焊点明围松香残渣很多。
当少量松香残留时,可以用电烙铁再轻轻加热一下,让松香挥发掉,也可以用蘸有无水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊剂。
⑥焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。
这多是由于加热温度不足或焊剂过少,以及烙铁离开焊点时角度不当造成的。
7.2硬件调试及排故障
最小系统的电路不工作，首先应该确认电源电压是否正常。
用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压，看是否符合电源电压，常用的是5V左右。
接下来就是检测复位引脚的电压是否正常，EA引脚的电压要正常为5V左右。
排除逻辑故障：
这类故障往往由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的。
主要包括错线、开路、短路。
排除的方法是首先将加工的印制板认真对照原理图，看两者是否一致。
应特别注意电源系统检查，以防止电源短路和极性错误，并重点检查系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互之间短路或与其它信号线路短路。
必要时利用数字万用表的短路测试功能，可以缩短排错时间。
2排除元器件失效造成这类错误的原因有两个：
一个是元器件买来时就已坏了；
另一个是由于安装错误，造成器件烧坏。
可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。
在保证安装无误后，用替换方法排除错误。
排除电源故障：
在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。
加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V～4.8V之间属正常。
若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏。
8.总结
本次课题设计是通过查阅各种资料和同学、老师一起讨论，并且经过反复、多次修改仿真调试后得出的结果。
在设计过程中用到了以前学到的知识和设计方法。
并且更加进一步加深了对所学知识的掌握。
而本课题研究的是汽车尾灯控制系统，其可以减少交通事故的发生隐患以及提高尾灯电路的使用寿命。
系统设计的方法通过实验仿真与调试证明了系统的可行性。
将软件系统与硬件电路结合调试，实现了左转、右转、停车和刹车四种常用的汽车尾灯状态。
此尾灯控制系统的结构简单、操作方便、成本低、可靠性高，可广泛的应用于常用机动。
通过对本次汽车尾灯控制电路的设计，使我学了许多知识。
汽车尾灯是汽车的重要组成部件之一，它在交通中扮演着重要的角色，它对于交通安全有着不可替代的作用。
通过本次设计的过程，我了解和掌握了逻辑电路的基本设计和分析。
通过本次课程设计，我学会了AT89C51单片机程序的流程；
学会了如何通过对它内部进行操作，来控制LED的循环点亮尾灯。
且在这个毕业设计中学会这款单片机的汽车尾灯控制电路的设计。
通过这个设计加强了我的思考和解决问题的能力，提高了我的动手操作能力，在课题设计的过程中常常会感觉力不从心，从开始做课程设计的那天开始，脑中天天想着同样的一些问题，怎样才可以将电路弄得更简单些，怎么样可以使别人更加容易看得懂，在课程设计的期间，虽然要去找工作，但我也有去图书馆找资料，学习相关的理论知识，虽辛苦但也是值得。
该设计中基本实现了，汽车在运行时候尾灯的各种情况。
虽然时间不是很充足，但现在这个设计已经做好了，自己的感觉还是比较好。
做课题设计的时候，查阅了大量的相关资料，增强了自己对知识的理解，其中很多以前不是很懂的问题现在都解决了，感觉小有成就感。
附录
1.参考文献
[1]姜大源，王胜元,单片机技术[M],高等教育出版社,2005-6-1
[2]黄智伟,李富英;
LED多功能汽车尾灯显示器[J];
电子技术应用;
1990年08期
[3]高吉祥，电子技术基础试验与课程设计第二版[M]，国防科技大学
[4]彭介华，电子技术课程设计指导[M]，北京，高等教育出版社，1997
[5]刘雅琨;
冷刘伟;
汽车尾灯智能控制电路设计[J];
科技经济市场;
2011年05期
[6]蔡朝阳.单片机控制实习与专题制作[M].北京:
北航出版社,2006年.
[7]杨加国.《单片机原理与应用及C51程序设计》.清华大学出版社,2006年.
2.器件清单
文字标号
名称
数量
规格型号
R1
电阻器
10K
R2-R7
6
100Ω
C1、C2
电容
22pF
C3
10uF
5
U1
单片机
AT89C51
D1-D6
二极管
LED-RED
7
X1
晶振
12MHZ
8
K1-K4
9
电池盒
10
电池
3.原理图
4.程序清单
#include<
reg52.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
///////按键接口////////////////
sbitk1=P1^0;
//刹车信号
sbitkz=P1^1;
//左转信号
sbitky=P1^2;
//右转信号
sbitk2=P1^3;
//停车信号
///////左边led接口///////////////////////
sbitz3=P2^5;
//左1
sbitz2=P2^4;
//左2
sbitz1=P2^3;
//左3
///////右边led接口///////////////////////
sbity1=P2^2;
//右1
sbity2=P2^1;
//有2
sbity3=P2^0;
//右3
bitflag=0;
//开始循环标志位
ucharnum,miao;
voiddelay（uintms）//ms级延时函数
{
ucharj;
for（ms;
ms>
0;
ms--）
for（j=110;
j>
j--）;
}
voidkong_zhi（）//信号控制函数
if（k1==0）//刹车信号
{
delay（10）;
//消抖
if（k1==0）
{
z1=z2=z3=y1=y2=y3=0;
//刹车所有6只尾灯同时亮
}
while（!
k1）;
//刹车松开检测
z1=z2=z3=y1=y2=y3=1;
//刹车松开所有6只尾灯同时灭
}
if（k2==0）//停止信号
TR0=1;
//开启定时器
num=0;
k2）//停止松开检测
//500ms的亮灭信号既是1HZ
if（num<
10）z1=z2=z3=y1=y2=y3=0;
//停止所有6只尾灯同时亮
if（num>
10）z1=z2=z3=y1=y2=y3=1;
//停止所有6只尾灯同时灭
//停止松开所有6只尾灯同时灭
TR0=0;
//关闭定时器
if（kz==0）//左转
miao=0;
kz）
if（ky==0）
{
z1=z2=z3=1;
while（!
ky）
{
if（miao==0）y1=z1=0;
//1s
if（miao==1）y1=z1=y2=z2=0;
if（miao==2）y1=z1=y2=z2=y3=z3=0;
if（miao==3）y1=z1=y2=z2=y3=z3=1;
}
}
if（miao==0）z1=0;
if（miao==1）z1=z2=0;
if（miao==2）z1=z2=z3=0;
if（miao==3）z1=z2=z3=1;
z1=z2=z3=1;
//停止松开所有尾灯同时灭
if（ky==0）//右转
if（kz==0）
y1=y2=y3=1;
//1s
if（miao==0）y1=0;
if（miao==1）y1=y2=0;
if（miao==2）y1=y2=y3=0;
if（miao==3）y1=y2=y3=1;
y1=y2=y3=1;
voidmain（）//主函数
TH0=（65536-50000）/256;
//设置初值
TL0=（65536-50000）%256;
TMOD
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