汽车转弯信号灯.doc

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1、1 引言 车灯是行车安全的必备件，除了具有照明作用，对行人和其他车辆还具有转向、 刹车等警示作用。汽车转向和故障信号灯是汽车运动方向和车身状态的表示信号， 关系着汽车的安全问题，因此基于单片机的汽车转向灯控制器一直以来都是汽车电 子设计中的一个十分重要的领域。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、刹车、合紧急开关、停靠、倒车等操作时，实现对各种信号指示 灯的控制。它主要是对单片机的并行输入/输出口电路的应用，通过 I/O 口控制发光 二极管的亮灭闪烁，加上一些串口电路按键电路驱动电路来模拟汽车尾灯 的功能并在 PC 机上显示此时的汽车行进状态。 汽车转弯或停靠时，相应的信

2、号灯要发出闪烁的灯光信号，目前国内广泛使用 电热式闪光器产生闪光信号。闪烁频率在 50110 次/分，但是一般控制在 6095 次/分之间。闪光器是通过调节镍铬丝的拉力和触点的间隙来满足频率要求的，灯泡 功率的大小也会影响闪烁频率，因此在更换闪光器或灯泡时调整比较困难。同时， 系统没有故检测，驾驶员无法知道车外的转向灯及故障指示灯是否点亮，从而影响 行车安全。到目前为止，我们还没有发现能检测灯丝断这种故障的有效方法。针对 上述问题，我们用 AT89C51 单片机设计了一套汽车转向灯控制系统。用 LED 产生闪 光信号，同时能自动检测信号灯故障。 2 目 录 引言引言 I I 1.目的和要求 1

3、 2.2.设计方案设计方案 1 1 1.1 系统设计.1 1.2 单片机系统的工作原理 1 1.2.1 开关状态检测.1 1.2.2 输出控制.1 1.2.3 定时器和计数器.2 1.2.4 中断系统.2 1.2.5 汽车转向灯控制.2 3.3.硬件电路设计硬件电路设计 2 2 2.1 按键电路.2 2.2 时钟电路.3 2.3 复位电路.4 2.4 LED 显示电路.4 4.4.软件设计软件设计 4 4 5 5系统测试与结果分析系统测试与结果分析 6 6 6 6结论结论 8 8 附录附录 1 1、程序清单、程序清单1010 3 1. 目的要求 设计汽车转弯时的模拟信号灯控制系统并掌握定时器

4、外部中断技术等使用方法 2.设计方案 汽车转弯灯单片机控制系统电路是由单片机 AT89C51、复位、时钟、LED 显示电 路、按键电路构成等几部分组成。 2.1 系统设计 本设计要求在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠、倒车等操 作时，实现对各种信号指示灯的控制。根据设计要求，制定总体的设计思想： 以单片机 AT89C51 为核心芯片通过控制 LED 的显示来模拟汽车转向灯，即用开关 K1-K6 的闭合分别模拟刹车、紧急、停靠、左转、右转、倒车操作；用 LED 发光二 极管 D1-D8 的亮灭显示来模拟汽车的故障指示灯、左头灯、右头灯、左转弯信号灯、 右转弯信号灯、左尾灯、右尾灯、

5、倒车灯的显示情况。转向时，规定左右尾灯、左 右头灯仪表板上 2 个指示灯相应地发出闪烁信号；应急开关合上时， 6 个信号灯都 应闪烁；汽车刹车时，2 个尾灯发出稳定亮信号；如正当转向时刹车，转向时原应 闪烁的信号仍应闪烁。它们都是频率为 1Hz 低频闪烁，在汽车停靠而停靠开关合上 时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为 30Hz 的高频闪烁。任何上述之外的 开关组合，都将出现故障指示灯闪烁，闪烁频率为 30Hz。 2.2 单片机系统的工作原理 2.2.1 开关状态检测 开关状态检测，对 AT89C51 来说是输入关系，可轮流检测每个开关状态，以每 个开关的状态让相应的发光二极管指示；也可以

6、一次性检测六路开关状态，即用 MOV A, P2 指令一次性把 P2 端口的状态全部读入，取低 6 位的状态来指示。 4 2.2.2 输出控制 以 LED 发光二极管 D1-D8 来指示，此设计用指令 MOV P1, #111XXXXXB 方法来 实现。 2.2.3 定时器和计数器 信号的控制是定时器与中断系统的联合使用得以实现的结果。在汽车转弯灯的 控制中主要利用 AT89C51 单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现灯闪烁的延 时和故障检测，即通过对系统时钟脉冲的计数来实现的，计数值由程序设定。 设计中利用定时器/计数器 0,一个软件计数器产生低频（1Hz）闪烁功能。利用 定时器/计数

7、器 0 来产生为时 30ms 的定时信号，以实现高频（30Hz）闪烁功能。 2.2.4 中断系统 通过 C51 的软件编程实现对中断系统的处理。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检测。当检测到操作错误，可以 利用中断系统请求 CPU 及时处理这些故障，实现对系统的实时控制，同时操作人员 可以利用键盘等实现中断，完成人工介入，实现人机联系。 2.2.5 汽车转向灯控制 在汽车转弯或应急状态下，外部信号灯和仪表板它们指示灯的闪烁频率为 1Hz，称低频信号。当停靠开关合上时，外部信号灯以 30Hz 频率闪烁此时为高频信 号。汽车转弯灯设计 6 个按

8、键控制信号灯的转向、停靠、应急等。按键安排为：K1 键为刹车开关；K2 键为紧急开关；K3 键为停靠开关；K4 键为左转弯开关；K5 键为 右转弯开关；K6 键为倒车开关。 3.硬件电路设计 3.1 按键电路 根据设计的要求，本设计选用独立式键盘。其工作原理为，单片机引脚作为输 入使用，首先置“1” 。当键没有被按下时，单片机引脚上为高电平；而当键被按下 去后，引脚接地，单片机引脚上为低电平。是否有键按下，以及被按下的是哪一个 5 可以通过单片机引脚电平显示出来。图 1 是电路板上按键的接法，6 个按键分别接 到 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4 和 P2.5。对于这种接法，各

9、程序可以采用不断 查询的方法，其功能就是：检测是否有键闭合，判断键号并转入相应的键处理。 图 1 按键控制电路 3.2 时钟电路 采用单片机内部晶振。如图 2 所示，在 MCS-51 系列单片机内部有一个高增益反 向放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。而在芯片外部 XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自 激振荡器。外接晶体振荡器以及电容 C6 和 C7 构成并联谐振电路，接在放大器的反 馈回路中，C6 和 C7 的大小会对振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速 性和温度特性有一定的影响。 6 图 2 时钟

10、电路 3.3 复位电路 上电复位电路如图 3 所示，是利用外部复位电路实现。 振荡器启动时间不超过 10ms，在加电情况下，可以使单片机复位。电平复位将复位端通过电阻与 Vcc 相连， 按键脉冲复位是利用 RC 分电路产生正脉冲来达到复位的。在按键电平复位和按键脉 冲复位两种简单的复位电路中，干扰易串入复位端，会引起内部寄存器错误复位， 故可在复位端引脚上接一个去耦电容 C8。 图 3 复位电路 3.4 LED 显示电路 本设计单片机的 P1 口输出与 LED 发光二极管相连，当 AT89C51 单片机的 P1 引 脚是高电平时，LED 不亮，当 P1 引脚是低电平时，LED 亮。但是在汽车转

11、向灯里要 根据汽车方向来控制信号灯，而实现 LED 的亮与灭。 7 4.软件设计 汽车转向灯控制系统主程序流程图如图 4 所示，系统中断服务程序流程图如图 5 所示，键功能程序流程图如图 6 所示。 主程序中完成对汽车转向灯控制系统的初始化工作，判断是否有键被按下，当 开关没有动作时无输出，调用延时程序，延时 1s，当判断有开关被按下时，进入中 断。中断程序主要完成各开关按下时汽车转向灯信号的相应显示，其中也在各分支 中调用了延时程序，以使 LED 在不同的分支以相应的频率闪烁。 原理图按键连线： P2.0=刹车；P2.1=紧急； P2.2=停靠；P2.3=左转； P2.4=右转；P2.5=倒

12、车； 说明：键值是根据 P2 的状态来确定的。 例：P2=00111110，表明刹车键按下，它的键值是 3EH（只看后面六位） 。 汽车转向灯控制系统软件设计程序清单见附录二所示。 开始 定时器0赋初值 定时器0开中断 开总中断 启动定时器 有键按下？ 等待 Y 无灯闪烁 N 开始 定时器0赋初值 键功能程序产生相应控制信号 返回 图 4 汽车转向灯控制系统主程序流程图 图 5 系统中断服务程序流程图 8 图 开始 是否有键值 读取键值 左 转 紧 急 刹 车 左 转 时 刹 车 左 转 紧 急 刹 车 刹 车 紧 急 停 靠 倒 车 故 障 信 号 左转开 关按下 P2.3=0 ？ 刹车开

13、关按下 P2.0=0 ？ 刹车开 关按下 P2.0=0 ？ 紧急开 关按下 P2.1=0 ？ 停靠开 关按下 P2.2=0 ？ 倒车开 关按下 P2.5=0 ？ 紧急开 关按下 P2.1=0 ？ Y N Y N 右 转 紧 急 刹 车 右 转 时 刹 车 右 转 右转开 关按下 P2.4=0 ？ 刹车开 关按下 P2.0=0 ？ 紧急开 关按下 P2.1=0 ？ Y N Y N 紧急开 关按下 P2.1=0 ？ Y Y N NNNNNN Y N YYY Y 产生各自不同的LED显示信号 结束 Y 6 汽车转向灯控制系统键功能程序流程图 9 5系统测试与结果分析 在 Proteus 软件中，找到

14、所需要的元器件，调入后，连线，下载程序到 AT89C51 芯片中，运行可看到相应的信号灯亮或闪烁，具体仿真图见附录三。操作 说明如下： （1）按 K1 刹车键，D6、D7 相应信号灯亮； （2）按 K2 紧急键，D2、D3、D4、D5、D6、D7 相应信号灯闪烁； （3）按 K3 停靠键，D2、D3、 D6、D7 闪烁； （4）按 K4 左转弯键，D2、D4、D6 闪烁； （5）按 K5 右转弯键，D3、D5、D7 闪烁； （6）按 K6 倒车键，D8 闪烁； （7）按 K1 刹车、K2 紧急键，D2、D3、D4、D5 闪烁；D6、D7 亮； （8）按 K4 左转弯、K1 刹车键，D2、D4、

15、D7 闪烁；D6 亮； （9）按 K5 右转弯、K1 刹车键，D3、D5、D6 闪烁；D7 亮； （10）按 K4 左转弯、K1 刹车、K2 紧急键，D2、D3、D4、D5、D7 闪烁；D6 亮； （11）按 K5 右转弯、K1 刹车、K2 紧急键，D2、D3、D5、D6、D8 闪烁，D7 亮。 （12）除上述情况以外的其他操作，D1 闪烁。 图 7 汽车转向灯控制系统仿真图 10 6结论 我本次课程设计的题目为“基于单片机的汽车转向灯控制系统” ，选定题目之后 我首先去图书馆查阅了相关资料，又在网上搜集了一些与本次设计相关的知识点， 最终按着老师的要求设计出相关控制电路和程序。在设计的过程中

16、也遇到了很多的 问题。首先是在程序的设计上，由于所控制的分支太多，所以花了很长时间才整理 出程序，在三个不同时间的延时的设计过程中，由于自己忽略了定时器选择的定时 模式，导致了延时计算的错误，在经过同学指点后多次计算终于实现了 LED 以 10Hz 和 30Hz 频率闪烁；其次在软件的安装方面，这次课设需要用到 Visio 画图软件， Proteus、Keil 仿真软件等一系列软件，因为电脑的问题致使安装的时候出现了各 种状况，但在同学的帮助下最后还是安装成功；最后就是在仿真时，由于对软件环 境不熟悉，不过在请教老师之后最终完成仿真。 通过这次课设，我不仅进一步熟悉掌握了一些常用的软件，而且对

17、以前所学单 片机的知识有了更深层次的理解和巩固，同时跟老师和同学学到的很多知识也使我 受益匪浅。 11 附录 1、程序清单 ORG 0000H AJMPSTART1 ORG 0030H SAME EQU4EH START1:MOVP1,#00H;无输入时输出 START:MOVA,P2;读 P2 口数据 ANLA,#3FH;取用 P2 口的低 6 位数据 CJNEA,#3FH,SHIY;对 P2 口低 6 位数据进行判断 AJMPSTART1 SHIY:MOVSAME,A LCALL YS;延时 MOVA,P2;读 P2 口的数据 ANLA,#3FH;取用 P2 口的低 6 位数据 CJNEA

18、,#3FH,SHIY1 ;对 P2 口低 6 位数据进行判断 AJMPSTART1;开关没有动作时无输出 SHIY1: CJNEA,SAME,START1 CJNEA,#37H,NEXT1 ;P2.3=0 时进入左转弯分支 AJMPLEFT NEXT1:CJNEA,#2FH,NEXT2 ;P2.4=0 时进入右转弯分支 AJMPRIGHT NEXT2:CJNEA,#3DH,NEXT3;P2.1=0 时进入紧急分支 AJMPEARGE NEXT3:CJNEA,#3EH,NEXT4 ;P2.0=0 时进入刹车分支 AJMPBRAKE NEXT4:CJNEA,#36H,NEXT5 ;P2.0=P2.

19、3=0 时进入左转弯刹车分支 AJMPLEBR 12 NEXT5:CJNEA,#2EH,NEXT6 ;p2.0=P2.4=0 时进入右转弯刹车分支 AJMPRIBR NEXT6:CJNEA,#3CH,NEXT7 ;P2.0=P2.1=0 时进入紧急刹车分支 AJMPBRER NEXT7:CJNEA,#34H,NEXT8 ;P2.0=P2.1=P2.3=0 时进入左转弯紧急刹车分支 AJMPLBE NEXT8:CJNEA,#2CH,NEXT9 ;P2.0=P2.1=P2.4=0 时进入右转弯紧急刹车分支 AJMPRBE NEXT9:CJNEA,#3BH,NEXT10;P2.2=0 时进入停靠分支

20、 AJMPSTOP NEXT10:CJNE A,#1FH,NEXT11 ;p2.5=0 时启动倒车 AJMP BACK NEXT11:AJMP ERROR ;其他情况进入错误分支 LEFT:MOVP1,#2AH;左转弯分支 LCALL Y1s MOVP1,#00H LCALL Y1s AJMPSTART RIGHT:MOVP1,#54H;右转弯分支 LCALL Y1s MOVP1,#00H LCALL Y1s AJMPSTART EARGE:MOVP1,#7EH;紧急分支 LCALL Y1s MOVP1,#00H LCALL Y1s AJMPSTART BRAKE:MOVP1,#60H;刹车分

21、支 13 AJMPSTART LEBR: MOV P1,#6AH ;左转弯刹车分支 LCALL Y1s MOVP1,#20H LCALL Y1s AJMPSTART RIBR:MOVP1,#74H ;右转弯刹车分支 LCALL Y1s MOVP1,#40H LCALL Y1s AJMPSTART BRER: MOVP1,#7EH ;紧急刹车分支 LCALL Y1s MOVP1,#60H LCALL Y1s AJMPSTART LBE:MOVP1,#7EH ;左转弯紧急刹车分支 LCALL Y1s MOVP1,#20H LCALL Y1s AJMPSTART RBE:MOVP1,#76H;右转弯

22、紧急刹车分支 LCALL Y1s MOVP1,#40H LCALL Y1s AJMPSTART STOP: MOVP1,#66H;停靠分支 LCALL Y1s MOVP1,#00H 14 LCALL Y1s AJMPSTART BACK: MOV P1,#80H LCALL Y1s MOV P1,#00H LCALL Y1s AJMP START ERROR:MOVP1,#01H LCALL Y1s MOVP1,#00H LCALL Y1s AJMPSTART YS:MOVR7,#20H;延时 YS0:MOVR6,#0FFH YS1:DJNZR6,YS1 DJNZR7,YS0 RET Y1s: MOVR7,#04H;延时 Y1s1:MOVR6,#0FFH Y1s2:MOVR5,#0FFH DJNZR5,$ DJNZR6,Y1s2 DJNZR7,Y1s1 RET Y100ms:MOVR7,#66H ;延时 Y100ms1:MOV R6,#0FFH Y100ms2:DJNZ R6,Y100ms2 DJNZR7,Y100ms1 RET 15 END