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文檔簡介
1、單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計專 業(yè): 自動控制 班 級: 控093 姓 名: 古月 學(xué) 號: 2009020202 指導(dǎo)教師: 評語:平時(40)修改(30)報告(30)總成績蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2012 年 7月 1日基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)1 引言車燈是行車安全的必備件,除了具有照明作用,對行人和其他車輛還具有轉(zhuǎn)向、剎車等警示作用。汽車轉(zhuǎn)向和故障信號燈是汽車運(yùn)動方向和車身狀態(tài)的表示信號,關(guān)系著汽車的安全問題,因此基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制器一直以來都是汽車電子設(shè)計中的一個十分重要的領(lǐng)域。本設(shè)計是設(shè)計一個單片機(jī)控制系統(tǒng),在汽車進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、??俊⒌管嚨炔?/p>
2、作時,實現(xiàn)對各種信號指示燈的控制。它主要是對單片機(jī)的并行輸入/輸出口電路的應(yīng)用,通過I/O口控制發(fā)光二極管的亮滅閃爍,加上一些串口電路按鍵電路驅(qū)動電路來模擬汽車尾燈的功能并在PC機(jī)上顯示此時的汽車行進(jìn)狀態(tài)。汽車轉(zhuǎn)彎或??繒r,相應(yīng)的信號燈要發(fā)出閃爍的燈光信號,目前國內(nèi)廣泛使用電熱式閃光器產(chǎn)生閃光信號。閃爍頻率在 50110 次/分,但是一般控制在 6095 次/分之間。閃光器是通過調(diào)節(jié)鎳鉻絲的拉力和觸點(diǎn)的間隙來滿足頻率要求的,燈泡功率的大小也會影響閃爍頻率,因此在更換閃光器或燈泡時調(diào)整比較困難。同時,系統(tǒng)沒有故檢測,駕駛員無法知道車外的轉(zhuǎn)向燈及故障指示燈是否點(diǎn)亮,從而影響行車安全。到目前為止,我
3、們還沒有發(fā)現(xiàn)能檢測燈絲斷這種故障的有效方法。針對上述問題,我們用AT89C51單片機(jī)設(shè)計了一套汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)。用LED產(chǎn)生閃光信號,同時能自動檢測信號燈故障。2 設(shè)計方案及原理汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路是由單片機(jī)AT89C51、復(fù)位、時鐘、LED顯示電路、按鍵電路構(gòu)成等幾部分組成。2.1 系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計要求在汽車進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、??俊⒌管嚨炔僮鲿r,實現(xiàn)對各種信號指示燈的控制。根據(jù)設(shè)計要求,制定總體的設(shè)計思想: 以單片機(jī)AT89C51為核心芯片通過控制LED的顯示來模擬汽車轉(zhuǎn)向燈,即用開關(guān)K1-K6的閉合分別模擬剎車、緊急、???、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、倒車操作;用LED發(fā)光二極
4、管D1-D8的亮滅顯示來模擬汽車的故障指示燈、左頭燈、右頭燈、左轉(zhuǎn)彎信號燈、右轉(zhuǎn)彎信號燈、左尾燈、右尾燈、倒車燈的顯示情況。轉(zhuǎn)向時,規(guī)定左右尾燈、左右頭燈儀表板上2個指示燈相應(yīng)地發(fā)出閃爍信號;應(yīng)急開關(guān)合上時, 6個信號燈都應(yīng)閃爍;汽車剎車時,2個尾燈發(fā)出穩(wěn)定亮信號;如正當(dāng)轉(zhuǎn)向時剎車,轉(zhuǎn)向時原應(yīng)閃爍的信號仍應(yīng)閃爍。它們都是頻率為1Hz低頻閃爍,在汽車停靠而??块_關(guān)合上時,左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈按頻率為30Hz的高頻閃爍。任何上述之外的開關(guān)組合,都將出現(xiàn)故障指示燈閃爍,閃爍頻率為30Hz。2.2 單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理開關(guān)狀態(tài)檢測開關(guān)狀態(tài)檢測,對AT89C51來說是輸入關(guān)系,可輪流檢測每個開
5、關(guān)狀態(tài),以每個開關(guān)的狀態(tài)讓相應(yīng)的發(fā)光二極管指示;也可以一次性檢測六路開關(guān)狀態(tài),即用MOV A, P2 指令一次性把P2 端口的狀態(tài)全部讀入,取低6位的狀態(tài)來指示。輸出控制以LED發(fā)光二極管D1-D8 來指示,此設(shè)計用指令MOV P1, #111XXXXXB 方法來實現(xiàn)。定時器和計數(shù)器信號的控制是定時器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合使用得以實現(xiàn)的結(jié)果。在汽車轉(zhuǎn)彎燈的控制中主要利用AT89C51單片機(jī)的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測,即通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)的,計數(shù)值由程序設(shè)定。設(shè)計中利用定時器/計數(shù)器0,一個軟件計數(shù)器產(chǎn)生低頻(1Hz)閃爍功能。利用定時器/計數(shù)器0來產(chǎn)生為時
6、30ms的定時信號,以實現(xiàn)高頻(30Hz)閃爍功能。2.2.4中斷系統(tǒng)通過C51的軟件編程實現(xiàn)對中斷系統(tǒng)的處理。利用MCS-51系列單片機(jī)的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。當(dāng)檢測到操作錯誤,可以利用中斷系統(tǒng)請求CPU及時處理這些故障,實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時控制,同時操作人員可以利用鍵盤等實現(xiàn)中斷,完成人工介入,實現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系。汽車轉(zhuǎn)向燈控制在汽車轉(zhuǎn)彎或應(yīng)急狀態(tài)下,外部信號燈和儀表板它們指示燈的閃爍頻率為1Hz,稱低頻信號。當(dāng)停靠開關(guān)合上時,外部信號燈以30Hz頻率閃爍此時為高頻信號。汽車轉(zhuǎn)彎燈設(shè)計6個按鍵控制信號燈的轉(zhuǎn)向、???、應(yīng)急等。按鍵安排為:K1鍵為剎車開關(guān);K2鍵為緊
7、急開關(guān);K3鍵為??块_關(guān);K4鍵為左轉(zhuǎn)彎開關(guān);K5鍵為右轉(zhuǎn)彎開關(guān);K6鍵為倒車開關(guān)。2.3 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.3.1按鍵電路根據(jù)設(shè)計的要求,本設(shè)計選用獨(dú)立式鍵盤。其工作原理為,單片機(jī)引腳作為輸入使用,首先置“1”。當(dāng)鍵沒有被按下時,單片機(jī)引腳上為高電平;而當(dāng)鍵被按下去后,引腳接地,單片機(jī)引腳上為低電平。是否有鍵按下,以及被按下的是哪一個可以通過單片機(jī)引腳電平顯示出來。圖1是電路板上按鍵的接法,6個按鍵分別接到P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4和P2.5。對于這種接法,各程序可以采用不斷查詢的方法,其功能就是:檢測是否有鍵閉合,判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。圖1 按鍵控
8、制電路2.3.2 時鐘電路采用單片機(jī)內(nèi)部晶振。如圖2所示,在MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反向放大器,其輸入端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳XTAL2。而在芯片外部XTAL1和 XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,形成反饋電路,就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶體振蕩器以及電容C6和C7構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,接在放大器的反饋回路中, C6和C7的大小會對振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度特性有一定的影響。圖2 時鐘電路2.3.3 復(fù)位電路上電復(fù)位電路如圖3所示,是利用外部復(fù)位電路實現(xiàn)。 振蕩器啟動時間不超過10ms,在加電情況下,可以使單片機(jī)復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位
9、端通過電阻與Vcc相連,按鍵脈沖復(fù)位是利用RC分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的。在按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種簡單的復(fù)位電路中,干擾易串入復(fù)位端,會引起內(nèi)部寄存器錯誤復(fù)位,故可在復(fù)位端引腳上接一個去耦電容C8。圖3 復(fù)位電路2.3.3 LED顯示電路本設(shè)計通過驅(qū)動芯片ULN2803將AT89C51單片機(jī)的P1口輸出與LED發(fā)光二極管相連,當(dāng)AT89C51單片機(jī)的P1引腳是高電平時,LED不亮,當(dāng)P1引腳是低電平時,LED亮。但是在汽車轉(zhuǎn)向燈里要根據(jù)汽車方向來控制信號燈,而實現(xiàn)LED的亮與滅。2.4 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的總電路原理圖汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)總電路原理圖見附錄一。2.5 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)
10、的軟件設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示,系統(tǒng)中斷服務(wù)程序流程圖如圖5所示,鍵功能程序流程圖如圖6所示。主程序中完成對汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)的初始化工作,判斷是否有鍵被按下,當(dāng)開關(guān)沒有動作時無輸出,調(diào)用延時程序,延時1s,當(dāng)判斷有開關(guān)被按下時,進(jìn)入中斷。中斷程序主要完成各開關(guān)按下時汽車轉(zhuǎn)向燈信號的相應(yīng)顯示,其中也在各分支中調(diào)用了延時程序,以使LED在不同的分支以相應(yīng)的頻率閃爍。原理圖按鍵連線:P2.0=剎車;P2.1=緊急;P2.2=??浚籔2.3=左轉(zhuǎn);P2.4=右轉(zhuǎn);P2.5=倒車;說明:鍵值是根據(jù)P2的狀態(tài)來確定的。例:P2=00111110,表明剎車鍵按下,它的鍵值是3EH(只看
11、后面六位)。汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計程序清單見附錄二所示。 圖4 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)主程序流程圖 圖5系統(tǒng)中斷服務(wù)程序流程圖圖6 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)鍵功能程序流程圖3 總結(jié)3.1 心得體會我本次課程設(shè)計的題目為“基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)”,選定題目之后我首先去圖書館查閱了相關(guān)資料,又在網(wǎng)上搜集了一些與本次設(shè)計相關(guān)的知識點(diǎn),最終按著老師的要求設(shè)計出相關(guān)控制電路和程序。在設(shè)計的過程中也遇到了很多的問題。首先是在程序的設(shè)計上,由于所控制的分支太多,所以花了很長時間才整理出程序,在三個不同時間的延時的設(shè)計過程中,由于自己忽略了定時器選擇的定時模式,導(dǎo)致了延時計算的錯誤,在經(jīng)過同學(xué)指點(diǎn)后多次計算
12、終于實現(xiàn)了LED以10Hz和30Hz頻率閃爍;其次在軟件的安裝方面,這次課設(shè)需要用到Visio畫圖軟件,Proteus、Keil仿真軟件等一系列軟件,因為電腦的問題致使安裝的時候出現(xiàn)了各種狀況,但在同學(xué)的幫助下最后還是安裝成功;最后就是在仿真時,由于對軟件環(huán)境不熟悉,不過在請教老師之后最終完成仿真。通過這次課設(shè),我不僅進(jìn)一步熟悉掌握了一些常用的軟件,而且對以前所學(xué)單片機(jī)的知識有了更深層次的理解和鞏固,同時跟老師和同學(xué)學(xué)到的很多知識也使我受益匪淺。3.2 仿真結(jié)果在Proteus軟件中,找到所需要的元器件,調(diào)入后,連線,下載程序到AT89C51芯片中,運(yùn)行可看到相應(yīng)的信號燈亮或閃爍,具體仿真圖見
13、附錄三。操作說明如下:(1)按K1剎車鍵,D6、D7相應(yīng)信號燈亮;(2)按K2緊急鍵,D2、D3、D4、D5、D6、D7相應(yīng)信號燈閃爍;(3)按K3??挎I,D2、D3、 D6、D7閃爍;(4)按K4左轉(zhuǎn)彎鍵,D2、D4、D6閃爍;(5)按K5右轉(zhuǎn)彎鍵,D3、D5、D7閃爍;(6)按K6倒車鍵,D8閃爍;(7)按K1剎車、K2緊急鍵,D2、D3、D4、D5閃爍;D6、D7亮;(8)按K4左轉(zhuǎn)彎、K1剎車鍵,D2、D4、D7閃爍;D6亮;(9)按K5右轉(zhuǎn)彎、K1剎車鍵,D3、D5、D6閃爍;D7亮;(10)按K4左轉(zhuǎn)彎、K1剎車、K2緊急鍵,D2、D3、D4、D5、D7閃爍;D6亮;(11)按K5
14、右轉(zhuǎn)彎、K1剎車、K2緊急鍵,D2、D3、D5、D6、D8閃爍,D7亮。(12)除上述情況以外的其他操作,D1閃爍。3 參考文獻(xiàn)1 趙瑞林.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M.北京:北京大學(xué)出版社,2004.2 謝自美.電子線路設(shè)計實驗(第二版)M.武漢:華中理工出版社,2000.3 李勛.單片機(jī)實用教程M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.4 李廣弟,朱月秀,王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京:航空航天大學(xué)出版社,2000.5 康華光,陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.武漢:高等教育出版社,1998.6 徐愛鈞,彭秀華.Keil Cx51 V7.0單片機(jī)高級語言編程與Vision2應(yīng)用實踐M.北京:電子工業(yè)
15、出版社,2006.附錄一 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)總電路圖附錄二 汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計程序清單ORG 0000HAJMPSTART1ORG 0030HSAMEEQU4EHSTART1:MOVP1,#00H;無輸入時輸出START:MOVA,P2;讀P2口數(shù)據(jù)ANLA,#3FH;取用P2口的低6位數(shù)據(jù)CJNEA,#3FH,SHIY;對P2口低6位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷AJMPSTART1SHIY:MOVSAME,ALCALLYS;延時MOVA,P2;讀P2口的數(shù)據(jù)ANLA,#3FH;取用P2口的低6位數(shù)據(jù)CJNEA,#3FH,SHIY1;對P2口低6位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷AJMPSTART1;開關(guān)沒有動作時無輸出
16、SHIY1:CJNEA,SAME,START1CJNEA,#37H,NEXT1;P2.3=0時進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎分支AJMPLEFTNEXT1:CJNEA,#2FH,NEXT2;P2.4=0時進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎分支AJMPRIGHTNEXT2:CJNEA,#3DH,NEXT3;P2.1=0時進(jìn)入緊急分支AJMPEARGENEXT3:CJNEA,#3EH,NEXT4;P2.0=0時進(jìn)入剎車分支AJMPBRAKENEXT4:CJNEA,#36H,NEXT5;P2.0=P2.3=0時進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎剎車分支AJMPLEBRNEXT5:CJNEA,#2EH,NEXT6;p2.0=P2.4=0時進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎剎車分支AJMPRI
17、BRNEXT6:CJNEA,#3CH,NEXT7;P2.0=P2.1=0時進(jìn)入緊急剎車分支AJMPBRERNEXT7:CJNEA,#34H,NEXT8;P2.0=P2.1=P2.3=0時進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支AJMPLBENEXT8:CJNEA,#2CH,NEXT9;P2.0=P2.1=P2.4=0時進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支AJMPRBENEXT9:CJNEA,#3BH,NEXT10;P2.2=0時進(jìn)入??糠种JMPSTOPNEXT10:CJNE A,#1FH,NEXT11 ;p2.5=0時啟動倒車 AJMP BACKNEXT11:AJMP ERROR ;其他情況進(jìn)入錯誤分支LEFT:MOVP
18、1,#2AH;左轉(zhuǎn)彎分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTRIGHT:MOVP1,#54H;右轉(zhuǎn)彎分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTEARGE:MOVP1,#7EH;緊急分支LCALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTBRAKE:MOVP1,#60H;剎車分支AJMPSTARTLEBR:MOV P1,#6AH ;左轉(zhuǎn)彎剎車分支 LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTRIBR:MOVP1,#74H ;右轉(zhuǎn)彎剎車分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTBRER:MOVP1,#7EH ;緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#60HLCALLY1sAJMPSTARTLBE:MOVP1,#7EH ;左轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#20HLCALLY1sAJMPSTARTRBE:MOVP1,#76H;右轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支LCALLY1sMOVP1,#40HLCALLY1sAJMPSTARTSTOP:MOVP1,#66H;??糠种CALLY1sMOVP1,#00HLCALLY1sAJMPSTARTBACK: MOV P1,#80H LCALL Y1s MOV P1,#00H LCALL Y1s A
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