汽车同步转向灯的控制1.docx

1、汽车同步转向灯的控制1摘 要随着单片机的日益发展，其应用也越来越广泛，通过对“汽车转弯灯单片机控制系统”设计，可以对单片机的知识得到巩固和扩张。本设计是设计一个单片机控制系统。在汽车进行左转弯、右转弯实现对同步照明灯的控制。本设计主要是对单片机的并行输入/输出口电路的应用，通过I/O口，加上一些复位电路按键电路驱动电路来模拟汽车同步灯的同步跟随功能。汽车在驾驶时有左转弯、右转弯等操作。在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆应使前轮左转，从而使同步灯跟随转向闪烁；汽车在直线行驶的时候，同步照明灯可以当成前照灯的辅助，也就是说当前照明灯在亮着的时候，同步照明灯也是亮着的，以便在转向的时候，不必要再次启

2、动。在汽车停止的时候，只要前照明灯亮着，同步灯也亮着。通过做实物，编写程序，完成了设计的要求。通过该设计，对单片机的认识有了更进一步的了解，对单片机的各个口的功能作用了解加深，对Protel的应用更加熟练，对设计系统有了了解，掌握了一些设计方法，受益不少。关键词 单片机；汽车同步转弯灯；电路基础；数字电子技术ABSTRACTWith more monolithic integrated circuits, the more extensive, the car turned the monolithic integrated circuits to control system design,

3、 can the information to monolithic integrated circuits has been consolidated and expanded. this design is to design a monolithic integrated circuits to control system. in the car to turn left and right, the brakes, to open the door, called for urgent action to implement the various signal sign of co

4、ntrol. this design is primarily to monolithic integrated circuits of the export of the circuit in parallel lost. i turned around and control of light through And bright, shining out, and some clear, and buttons, the driving circuit circuit to a function of the taillights. the car was driving up turn

5、 left and right, the brakes, to open the door, called an emergency operations. in turn left or right, through the turn of the operation should be left or right switch to switch on the left, the dashboard turn left or right and left the taillight the instrument panel lamp, and turning right, the righ

6、t rear lights flickered ； switch to the emergency requires that the previous 。The six the light shone in the car braked all ；, two of the taillights like a light ； just round the corner, the corners of the original signal shall be still flickered. the above, are the frequency of the low frequencies

7、1hz ； in a car and close at the switch when, right and left the taillight, the right rear lights for the frequency of high frequency a 30hz. by doing physical, program, completed the design demands. the design of a monolithic integrated circuits has further theKey words monolithic integrated circuit

8、s ； the car turned the light signals ； basic techniques of digital circuit ； electronic目 录摘要.Abstract.1 绪论.11.1 选题背景.1 1.2 研究意义.11.3 研究方法.22 汽车转弯灯单片机控制系统原理.22.1 汽车转弯灯工作原理.2 2.2 单片机系统的工作原理及设计.32.2.1 转角信号采集.32.2.2 输出控制.32.2.3 定时器和计数器.32.2.4 定时初始化.42.2.5 汽车同步转向灯显示.52.2.6 汽车同步转弯灯控制.52.2.7 中断系统.63 设计方案论证

9、与选择.6 3.1 方案论证一.6 3.2 方案论证二.7 3.3 方案选择.84 控制系统的硬件设计.84.1 单片机控制系统电路图.84.1.1汽车转弯灯单片机控制系统框图.84.1.2汽车转弯灯同步控制单片机控制系统电路PCB图.94.1.3汽车转弯灯单片机控制系统电路原理图.94.2 单片机控制系统功能模块的设计.94.2.1时钟电路.94.2.2复位电路.104.2.3 A/D转换接口电路的设计.114.3 元器件清单.115 主要芯片介绍.115.1 单片机的特点.125.2 单片机各引脚介绍.125.3 单片机的功能介绍.135.4高耐压、大电流达林顿管ULN2003.145.5

10、 A/D0832的功能介绍.156 控制系统的软件设计.196.1 汽车转弯灯控制系统流程图.196.1.1汽车转弯灯控制系统主程序流程图.196.1.2控制系统键功能流程图.206.2 软件和程序设计.206.2.1软件设计.206.2.2程序说明.207 电路功能实现.217.1 软件调试.217.2 单片机硬件功能实现.227.3 仿真操作说明及现象.23 参考文献.24附录.251 绪论1.1 选题背景电子技术的发展经历了很长一段路程.而现在我们使用的微型电子技算机是超大规模集成电路所构成，它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一部分。从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用

11、的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展：一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉的单片机方向发展。由于科学技术的发展，由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在能够使用单片机通过软件编程方法实现了。单片机的应用改变着控制系统设计方法。软件取代硬件可以提高系统性能的控制 “软化”技术微控制技术，是一个全新的概念。在生活的环境中，自动控制要求中都会有单片机的控制的一部分；从简单到复杂，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片机的需求。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，能够提高劳动效率、减轻劳动强度，提升产品质量，改善劳动环境。例如，在工

12、业自动化方面：自动化能使工业系统处于最佳状态、提高经济效益和改善产品质量。自动化控制原理有应用于电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中，无论数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都有单片机的参与。有时，在仪器仪表、信息和通信等产品方面，它在其中发挥着重大作用。现在，虽然单片机的应用很普遍了，但仍有许多项目尚未实现，所以单片机的应用有很大的发展空间。1.2 研究意义单片机在电子科技中发展前景很好，成为电子发展重要组成部分，学习单片机时要理论与实践同步进行，以理论指导实践，实践验证理论，才更有效率。理论部分我们花了大量的时间，只有少量的时间进行制做实物，编程方面，调试在软件上进

13、行的，软件上能编译成功的程序，下载硬件上可能不会成功的。毕业设计过程中，我们在网站上大量收集与课题相关的资料，了解目前与课题相关的科技发展趋势，确定自己的研究方案。还要自己动手制作实物、编写程序并对实物下载程序进行硬件的调试，达到预期所需的控制要求和目的，使理论和实践完满的统一。因此还锻炼了我们的制作能力，提升了综合素质。1.3 研究方法本次单片机的控制系统以AT89S51为模板，从与方向盘连接的转向管住获取转角信息。由于AT89S51发出来的是数字信号，很微弱，而不足以驱动步进电机，故此需要采用信号放大设备。在本次设计中，我采用的是ULN2003把单片机发来的数字信号放大以驱动步进电机。进行

14、仿真后，能清晰的看到在控制输入信号的状态下。本次设计对汽车转弯灯单片机控制系统地分析与设计，对单片机控制系统进行了仿真调试，达到了毕业设计预期目的。2 汽车同步转弯灯单片机控制系统工作原理2.1 汽车转弯灯工作原理由定时器/计数器与中断系统的联合组成控制系统的工作原理。如汽车上有一个转弯控制杆，其中有三个位置：中间位置，汽车不转弯；转弯时可以通过连接在转向系统的转向传感器，感知到角度的变化。通过角度传感器的感应值，然后通过数模转换设备，将模拟信号转化为单片机能够识别的数字信号，最后通过单片机的相应端口输出读到的信息。在这个过程中，首先是利用传感器将转向系统将角度变化采集到，通过A/D转换器，将

15、模拟信号转化为单片机可以识别的数字信号。同时也运用到了信号放大芯片ULN2003，通过它把信号从单片机传送到步进电机，然后驱动步进电机。2.2 单片机系统的工作原理及设计2.2.1 转角信号采集转角信号采集，对AT89S51来说是输入关系，可以通过传感器，将角度信号采集，转化为相应的电信号，然后通过A/D0832将模拟信号转化为相对应的8位的数字信号，对于该种A/D转换，是串行的数字信号，可以减少繁琐的连线问题。2.2.2 输出控制以步进电机的转动来显示，最终的效果是为了控制与步进电机具有一定传动关系的同步照明灯，只要步进电机能够满足相应的转角，既可以表明我们的设计达到了想要的结果。2.2.3

16、 定时器和计数器根据任务设计要求：会用到定时器。信号的控制是定时器与中断系统的联合使用得以实现。单片机的控制系统应用中，定时器是必需的，在汽车转弯灯的控制中也是必不可少。定时有三种选择方法。(1)软件的定时它是靠执行一个循环程序以进行时间的延迟。软件定时的优点是时间精确，且不需外加硬件电路。但它要增加CPU开销，因此软件定时的时间不能太长。此外，软件定时方法有时候无法使用。(2)硬件的定时时间较长的定时，常使用硬件电路完成。硬件定时方法的优点是定时功能全部由硬件电路完成，不需要占CPU的时间。用元件参数来调节定时时间，这方面使用上不够灵活方便。(3)可编程定时器的定时它是通过对系统时钟脉冲的计

17、数来实现的。计数值由程序设定，改变计数值，同时也改变了定时时间，用起来既灵活且方便。此外，采用计数方法实现定时，可编程定时器都兼有计数功能，能对外来脉冲进行计数。在AT89S51内部除了有并行和串行I/O接口外，在单片机内部共有2个可编程的定时器和计数器，称定时器/计数器0和定时器/计数器1，这两个计数器由TH0，TL0，TH1，TL1两个8位的RAM单元组成，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量时65536。定时器/计数器计数功能和定时功能：(1)计数器功能记数是指对外部事件进行计数。它的发生以输入脉冲表示，计数功能的实质就是对外来的脉冲进行计数。AT89S51芯片有T0（P3.4）

18、和T1（P3.5）两个信号引脚，是这两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加1（加法计数）。AT89S51在每个机器周期的S5P2拍节对外部计数脉冲进行采样。前一个机器周期采用为高电平，后一个机器周期采样为低电平，是一个有效的计数脉冲。在下一机器周期的S3P1进行计数。采样计数脉冲是在2个机器周期进行的。计数脉冲频率不能高于振荡脉冲频率的1/24。(2)定时器功能实际也是通过计数器来实现的，但此时的计数脉冲来自单片机的内部，也每个机器周期计数器加1。一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。单片机采用12MHz晶体，计数频率为1MHz。每微

19、妙计数器加1。根据计数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。它是一个二进制的加1计数器。在计数器计满回零时能自动产生溢出中断请求。则已经完成。T1、T2的最大计数值65536-1，需65535个脉冲才能把它们从全“0”状态变为全“1”状态。输一个脉冲，计数器加1，当加到计数器各位全为1时，再去输一个脉冲，计数器各位就变为全0，发出溢出信号，使标志置1，此时向CPU申请中断。具体结构如图2.1所示：图2.1 定时器/记数器的结构2.2.4 定时初始化定时主要与编程有关。编程对定时器控制寄存器（TCON）、工作方式控制寄存器（TMOD）和中断允许控制寄存器（IE）进行

20、操作。(1)定时器控制寄存器（TCON）TCON寄存器既参与中断控制又参与定时控制。其中有关定时的控制位共有4位：TF0和TF1-记数溢出标志位TR0和TR1-定时器运行控制位TR0（TR1）=0-停止定时器/计数器工作TR0（TR1）=1-启动定时器/计数器工作该位根据需要以软件方法使其置“1”或清“0”。(2)中断允许控制寄存器IE寄存器中与定时器/计数器有关的位置介绍：EA-中断允许总控制位ET0和ET1-定时/计数中断允许控制位ET0（ET1）=0 禁止定时/记数中断ET0（ET1）=1 允许定时/记数中断利用MCS-51系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现灯闪烁的延时和故障

21、检测。(3)工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器专用寄存器，设定两个定时器/计数器的工作方式。它的低半字节定义定时器/计数器0，高半字节定义定时器/计数器1。各位定义如表2.2所示：表2.2 TMOD各位定义位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号GATEC/M1M0GATEC/M1M0其中：GATE-门控位 GATE=0 以运行控制位TR启动定时器 GATE=1 以外中断请求信号（INT1或INT0）启动定时器 C/-定时方式或计数方式选择位 C/=0 定时工作方式 C/=1 计数工作方式 M1M0-工作方式选择位 M1M0=00 方式0 M1M0=01 方式1 M1M0=10 方

22、式2 M1M0=11 方式3初值计算：(1)设为工作方式0，定时时间为30ms，使灯延时闪烁。若使用定时器T0，方式1，30ms定时，fosc=12MHz。则初值X满足（216-X）1=30000X=3553610001010110100008AD0H2.2.5 汽车同步转向灯显示在汽车转弯或应急状态下，步进电机随动，可以带动后续的传动部件带动同步照明灯的转动，给驾驶员一个开阔的视野，没有盲区，就可以减少很多事故。2.2.6 汽车同步转弯灯控制汽车同步转弯灯是作为照明的辅助设备，只有当前照大灯在开的状态，同步灯亮，也即大灯的电源开关作为同步照明灯的开关，当大灯亮，而没有转弯的时候，同步等作为辅

23、助照明，当在转弯的时候，前照大灯可以给车身前方一个很好的照明，同时，同步转向灯则给所转向的方向一个很好的视角亮度，排除了驾驶者的视角死区。2.2.7 中断系统单片机中断技术主要用于实时控制，在单片机上有两个引脚，即INT0、INT1。外部的中断信号通过这两个引脚输入到单片机，和单片机的定时器一样，对中断系统的处理需要通过S51的软件编程实现。它的重要作用有如下四点：第一，高速CPU和低速外设之间的配合。利用中断方式进行的I/O口操作，在宏观上可以看成CPU和外设的并行工作。第二，实现故障的紧急处理。当外设发生故障时，可以利用中断系统请求CPU及时处理这些故障。第三，可以实现实时控制。第四，便于人机联系。操作人员可以利用键盘等实现中断，完成人工介入。3 设计方案论证与选择3.1方案论证一如图3.1所示，汽车转弯灯主要有单片机、复位、时钟、电源、模数转换电路、信号放大电路组成最基本的单片机系统。单片机本身的功能强大，汽车转弯灯的驱动用单片机本身的驱动来驱动。使得单片机的功能得到充分的运用。图3.1 汽车转弯灯控制系统硬件构成3.1方案论证二汽车转弯灯主要由单片机（AT89S51）、按键、复位、电源、时钟路、驱动、LED显示电路等组成的最基本的单片机控制系统。所有软件、参数均存在AT89S51的ROM和RAM中，因此能够减少了芯片的数量和整机的电流。单片机的内部ROM有4K，RAM有