課程設(shè)計報告—汽車尾燈

1、武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：吳舟專業(yè)班級：電子科學(xué)與技術(shù)0801 班指導(dǎo)教師：吳友宇工作單位：信息工程學(xué)院題目:汽車尾燈控制器的電路設(shè)計初始條件：本設(shè)計既可以使用中、小規(guī)模集成電路芯片7400、7404、74138、7476 、7486 和其它器件實現(xiàn)對汽車尾燈顯示的控制功能。本設(shè)計也可以使用單片機系統(tǒng)構(gòu)建簡易頻率計。工作電源Vcc 為 12V 。電路組成框圖如圖1 所示：圖 1 汽車尾燈控制電路圖要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、課程設(shè)計工作量：1 周。2、技術(shù)要求：設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3 個指示燈（用

2、發(fā)光管模擬），要求是： 汽車正常行駛時，尾燈全部熄滅。 當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)3 個指示燈按右循順序點亮。 當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3 個指示燈按左循順序點亮。 臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍。 選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計。計算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。制作實際運行裝置。3、查閱至少5 篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計報告書。全文用 A4 紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時間安排：1、 2010年6 月 28 日集中， 作課設(shè)具體實施計劃與課程設(shè)計報告格式的要求說明。2、 2010年6月 28日，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)電路的工作原理。2、

3、2010年6月 29日至2010 年6 月 29 日，方案選擇和電路設(shè)計。2、 2010年6月 30日至2010 年7 月 1 日，電路調(diào)試和設(shè)計說明書撰寫。3、 2010年7 月 2日上交課程設(shè)計成果及報告，同時進(jìn)行答辯。課設(shè)答疑地點：鑒主13 樓電子科學(xué)與技術(shù)實驗室。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日I武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書摘要在汽車駕駛中，為保證安全形式需要各種警示燈輔助駕駛，如：汽車在啟動、轉(zhuǎn)彎和剎車時， 尾燈的亮滅時有一定規(guī)律的。本文通過觀察設(shè)計了汽車尾燈控制器，當(dāng)汽車剎車時，尾燈不停地閃爍；當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)的尾燈按左方向循序亮；當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎

4、時， 右側(cè)的尾燈按有方向循序亮。為了實現(xiàn)該功能本文采用AT89S52 單片機和相關(guān)的外圍電路的方案，論文通過對AT89S52 進(jìn)行編程來控制整個模型系統(tǒng)，再利用小按鍵作為觸發(fā)來控制汽車的啟動、轉(zhuǎn)彎以及剎車，同時用發(fā)光二極管 LED 作為尾燈做出對應(yīng)的顯示，從而將實際中的汽車尾燈變化轉(zhuǎn)化成了簡單的模型。其中主要利用 AT89S52 的 4 個八位并行 IO 口，通過以接收外界的觸發(fā)信號來控制其輸出電平的高低，使得發(fā)光二極管LED 的亮或滅。通過相關(guān)測試可得本文設(shè)計的汽車尾燈控制器滿足設(shè)計要求，從而完成本次課程設(shè)計任務(wù)。關(guān)鍵詞： 汽車尾燈；AT89S52； 觸發(fā)信號；LED 顯示II武漢理工大學(xué)數(shù)

5、字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書目錄112.23.34.65.86.910111211312III武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書1. 緒 論隨著社會的不斷發(fā)展，信息化和自動化已經(jīng)不再是個陌生的話題。為追隨社會發(fā)展的步伐，作為當(dāng)代大學(xué)生， 學(xué)習(xí)一些簡單的系統(tǒng)的模擬是非常重要。 因此，在各個高校的電子學(xué)科培養(yǎng)中， 根據(jù)已知的要求設(shè)計出相應(yīng)的電路的能力的鍛煉不可或缺。通過一個學(xué)期的對數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)， 對簡單的數(shù)字電路的構(gòu)建有了一些了解，比如說數(shù)字電路中是二進(jìn)制作為傳遞媒介的， 因此對生活中的模擬量應(yīng)做相應(yīng)的轉(zhuǎn)化才能與數(shù)字電路相連， 從而誕生了譯碼器和編碼器。 不過這些都是最基本的知識，

6、社會的發(fā)展步伐越來越快， 這些簡單的數(shù)字元件是不能滿足發(fā)展的需求的，為滿足社會的發(fā)展需求，集成電路應(yīng)運而生，科技的不斷進(jìn)步，由晶體管時代到集成電路時代， 從小規(guī)模集成電路到超大規(guī)模， 原來很復(fù)雜的問題的現(xiàn)在越來越簡單，可以說電子信息的發(fā)展極大的推動了社會的進(jìn)步。電子信息學(xué)科偏向?qū)嵺`， 作為電子類的學(xué)生，為了趕上時代的步伐， 當(dāng)然要加強對這方面的學(xué)習(xí)，不僅如此， 學(xué)校方面也給出很大的支持， 如在模擬電路和數(shù)字電路學(xué)習(xí)中安排了課設(shè)， 通過給出幾個設(shè)計任務(wù)， 讓學(xué)生在有限的時間中根據(jù)自己獨立的設(shè)計理念設(shè)計出符合的要求的電路， 一般課程設(shè)計的課題來源于實際生活中的真實問題，這樣的鍛煉可以讓學(xué)生將在書本

7、上學(xué)習(xí)到的知識運用實踐，而且還能以此為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，對創(chuàng)新思維的培養(yǎng)也是很有幫助的。因此課程設(shè)計的開展對學(xué)習(xí)有很大的益處，就如本次課設(shè)選擇的課題是 “汽車尾燈控制顯示電路的設(shè)計 ”，在設(shè)計的過程中，學(xué)會了怎樣將實際問題轉(zhuǎn)化成可以研究的模型，這樣的轉(zhuǎn)化思維的培養(yǎng)對于以后的對實際問題的研究有一定的幫助。在大學(xué)中需要學(xué)習(xí)的應(yīng)是怎樣將理論運用于實踐， 而不是那書本上死板的知識。因此在大學(xué)中更加值得注重的是實踐與理論的統(tǒng)一。- 1 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書2. 設(shè)計方案選擇與論證根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求可知，需要設(shè)計一款電路來模擬汽車尾燈在汽車啟動、轉(zhuǎn)彎、剎車時的顯示，通過對數(shù)字電子技術(shù)

8、的學(xué)習(xí)可知，若要完成設(shè)計要求的功能，則需要利用數(shù)字電路來完成， 但是究竟是利用硬件型還是軟件型電路來設(shè)計呢？所謂硬件型即為采用組合邏輯電路的時序邏輯電路來進(jìn)行設(shè)計，其側(cè)重于硬件的搭建，而軟件型即為利用可編程邏輯器件對其進(jìn)行編程來完成對應(yīng)需要完成的功能，其側(cè)重于軟件的編譯。再對設(shè)計任務(wù)進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)若利用硬件型則設(shè)計出的電路相當(dāng)復(fù)雜，而且成本很高，然而利用單片機來完成， 則花費的成本很低，而且設(shè)計出的電路很簡便。將兩者進(jìn)行對比后，顯而易見，采用單片機來設(shè)計符合要求的電路時必然的，又因為設(shè)計的要求不是很高，所以不需要利用高級的單片機來進(jìn)行電路的設(shè)計，故選擇 AT89S52 來作為設(shè)計電路的主體

9、。綜合上述，本次課設(shè)任務(wù)采用單片機AT89S52 進(jìn)行設(shè)計較好。- 2 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書3. 硬件設(shè)計3.1 硬件設(shè)計流程圖根據(jù)課程設(shè)任務(wù)經(jīng)過分析可以將整個汽車控制器電路分成三個模塊， 即為信號觸發(fā)電路、信號控制處理電路和信號顯示電路。本設(shè)計的原理框圖如下圖1 所示。信號觸發(fā)電路信號控制信號顯示電路處理電路圖 1汽車尾燈控制器原理框圖3.2 硬件設(shè)計電路圖信號觸發(fā)電路設(shè)計根據(jù)設(shè)計的要求可知， 需要設(shè)置的觸發(fā)信號應(yīng)該有四種即為啟動信號， 左轉(zhuǎn)信號，右轉(zhuǎn)信號以及剎車信號，在單片機電路設(shè)計過程一般采用瞬發(fā)低電平作為觸發(fā)信號來控制顯示電路， 即可以用小按鍵來作為四種觸發(fā)信號

10、的產(chǎn)生者， 其中觸發(fā)信號可為高電平也可為低電平，此選擇低電平為準(zhǔn)，故得出信號控制電路如右圖 2 所示，其中“ MOVE”“ LEFT”“ STOP”“ RIGHT分別”接單片機的P10，P11，P12，和 P13。圖 2信號觸發(fā)原理電路圖- 3 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書信號控制處理電路設(shè)計圖 3信號控制處理原理電路圖這次課程的主體即為信號的控制處理電路，其實連接信號觸發(fā)電路與顯示電路的橋梁，它必須能將小按鍵產(chǎn)生的信號通過轉(zhuǎn)換變成顯示信號再LED 上顯示出來。根據(jù)AT89S52 的引腳功能可知，可以通過改變其中的幾個引腳的電平來使得其他引腳的電平能夠按照一定規(guī)律變化。通過進(jìn)一

11、步分析，可知，利用以AT89S52 為基礎(chǔ)的單片機最小系統(tǒng)來完成題中的功能，故信號控制處理電路即采用 AT89S52 構(gòu)成的最小系統(tǒng)來搭建，電路如上圖 3 所示：整個電路包含三個部分，即為復(fù)位電路，時鐘電路，和單片機本體。其中復(fù)位電路是有小按鍵和相關(guān)電阻、電容構(gòu)成，在復(fù)位時，單片機的RST 端接高電平，為有效電平即 AT89S52 復(fù)位；時鐘電路由一個 12M 晶振和兩個 33P 的電容構(gòu)成電容三點式振蕩電路為 AT89S52 提供 1us 的指令周期。- 4 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書信號顯示電路設(shè)計根據(jù)設(shè)計的要求可以用發(fā)光二極管來模擬汽車尾燈， 同時根據(jù)電路設(shè)計的簡便原則

12、設(shè)計出信號顯示電路如右圖所示， 其中D1，D2，D3，D4，D5，D6，分別接單片機的P20，P21，圖 4 信號顯示原理電路圖P22，P25，P26，P27 口，D1，D2，D3 為左側(cè)三燈， D4,D5,D6 為右側(cè)三燈，由右圖可知，當(dāng)單片機的 IO 口輸出低電平時， LED 亮，即而可以通過控制 IO 口的輸出電平來控制顯示電路。如當(dāng)控制端的“ STOP”鍵按下，此時對應(yīng)的控制端的 IO 口為低電平，即而 P20，P21，P22，P25，P26，P27 先為低電平再為高電平，周而復(fù)始，故 D1， D2，D3，D4，D5，D6 就不斷閃爍。綜合上述，通過三個模塊的設(shè)計電路之間的耦合，與相關(guān)

13、C 語言程序配套即可完成設(shè)計要求的功能，從而汽車尾燈顯示控制器電路就設(shè)計完成了。- 5 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書4 軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計流程圖根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，本項目的軟件工作應(yīng)完成鍵盤讀取、左轉(zhuǎn)燈控制、右轉(zhuǎn)燈控制及左右燈同時閃爍功能。軟件流程框圖如下圖5 所示。起始判斷有無鍵按下無有判斷是否為啟動鍵是判斷有無鍵按下有判斷鍵功能左轉(zhuǎn)剎車右轉(zhuǎn)左側(cè) LED 循序亮所有LED 同時閃右側(cè)LED 按右循圖 5 汽車尾燈顯示控制器電路軟件流程圖4.2電路的 C 語言源程序設(shè)計根據(jù)汽車尾燈顯示控制器電路軟件流程圖，可以得到要實現(xiàn)的最終功能是三種不同的顯示， 從而可以簡單地將這三種顯

14、示用三個不同的顯示函數(shù)來表示，即為 stop_display()， right_display()，和 left_display() 。然而根據(jù)一般的顯示函數(shù)的編法來說，要保證顯示的持久性一般用死循環(huán)語句來實現(xiàn)， 從一方面也就說明用一般的編法即會存在無法從一種顯示向另一種顯示自由的跳轉(zhuǎn)。 不過從顯示函數(shù)中可以發(fā)現(xiàn)，顯示需要延時才能使顯示穩(wěn)定。 就此而言， 不難想到利用在延時函數(shù)中添加條件即可使得一種顯示向另一種顯示自由跳轉(zhuǎn)。 具體的延時函數(shù)如下所示：- 6 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書void delay(uint a)uint i,j;for(i=0;i<a;i+)fo

15、r(j=0;j<200;j+);if(right=0) while(right=0); right_display();if(left=0) while(left=0) ; left_display();if(stop=0)while(stop=0); stop_display();if(move=0) move_display();delay(150);顯示跳轉(zhuǎn)問題解決后，其他均可利用一般單片機編程來實現(xiàn)，如鍵盤識別等。程序編寫完成后，將其輸入到Keil 中進(jìn)行編譯，形成HEX 文件以燒錄到單片機中。在輸入上述程序之后，初始進(jìn)行編譯時，在窗口中顯示有錯誤，然后將其顯示的錯誤進(jìn)行一一排除

16、，最終在窗口中顯示 “No error，No warning ”時說明程序在語法上已經(jīng)沒有錯誤。但是是否能完成相應(yīng)的功能還需得把得到的HEX文件通過 ISP 接口寫入 AT89S52 中，之后對電路進(jìn)行測試，觀察是否能達(dá)到設(shè)計要求的功能，若不能需要對、程序進(jìn)行修改至能達(dá)到設(shè)計需要的功能為止。- 7 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書5 設(shè)計電路功能測試根據(jù)設(shè)計的汽車尾燈顯示控制器電路原理圖在萬用板上焊接好電路， 并對其進(jìn)行硬件測試，并根據(jù)測試結(jié)果判斷電路是否有短接，漏接的情況， 若有則進(jìn)行修正。在測試確定電路焊接無誤后，通過電路的 ISP 程序下載口使電路與 PC 機進(jìn)行通信，并將編

17、寫的 C 語言源程序燒錄到電路的處理芯片 AT89S52 當(dāng)中，在程序燒寫完畢后， 對整個電路進(jìn)行功能測試， 即按相應(yīng)的按鍵觀察是否有的相應(yīng)的顯示與之對應(yīng)。在測試過程可以觀察到，電路上電后，直接按下“ right”“l(fā)eft ”“ stop”鍵可以觀察到無顯示；當(dāng)按下“ move”鍵后，再按下“ left ”鍵可以觀察左側(cè)顯示燈左循環(huán)亮，按下“ stop”鍵可以觀察到所有顯示燈閃爍，按下“ right”鍵可以觀察到右側(cè)顯示燈右循環(huán)亮，再按下“ move”鍵可以觀察到所有顯示燈熄滅。以上現(xiàn)象說明設(shè)計的電路與 C 語言程序符合設(shè)計要求。- 8 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書6總結(jié)與體

18、會我認(rèn)為這次課設(shè)是一次檢驗我在半個學(xué)期對數(shù)字電子技術(shù)這門課程的學(xué)習(xí)究竟達(dá)到了什么水平，是否能夠?qū)⒃跀?shù)字電子技術(shù)中學(xué)習(xí)到的知識運用于實踐，是否能夠?qū)F(xiàn)實中的實際問題轉(zhuǎn)化成一個能研究的模型來進(jìn)行分析。記得在大一時就已經(jīng)開始學(xué)單片機了， 一開始覺得很枯燥乏味， 覺得跟實際問題沒什么大的聯(lián)系，很難培養(yǎng)出對其的興趣， 上了大二之后， 隨著對電子類的專業(yè)學(xué)科的學(xué)習(xí)明確了單片機的強大功能可以運用于許多方面來解決顯示中的實際問題，如電梯的簡化模型，簡易溫度計，簡易頻率計等等，隨著不斷地接觸單片機，越來越覺得自己喜歡上了它， 喜歡上編程， 每段程序的完美結(jié)束都能給我?guī)砟南矏?。盡管有些時候遇到一些復(fù)雜的問題

19、，很棘手， 但是經(jīng)過細(xì)細(xì)的分析到最后還是能解決的。正如這次課程設(shè)計一樣， 一開始我覺得我選的課題很簡單， 但是在實際操作中卻遇到很多問題，在編寫程序的過程中有些看似很容易解決的問題卻很難解決，如在編寫左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車轉(zhuǎn)化程序時，如何從顯示的死循環(huán)中跳出讓我苦思冥想了很長時間，最終通過在延時函數(shù)中添加條件解決這個問題?？偠灾?，這次課程設(shè)計讓我實踐了一次，其中得到的東西很多，同時也讓我明白了看上去很容易解決的問題在自己實際操作卻不是很容易，因此，應(yīng)該認(rèn)真地對待每個細(xì)節(jié)，不要忽視其在整個系統(tǒng)中的作用。正如：細(xì)節(jié)決定成?。? 9 -武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書參考文獻(xiàn)1 伍時和，吳友宇

20、 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：清華大學(xué)出版社， 2009 年 4 月2 潘曉寧 .單片機程序設(shè)計實踐教程 .北京：清華大學(xué)出版， 2009 年 8 月3 戴佳.51單片機C 語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講.北京：電子工業(yè)出版社，2008年 12月4 趙俊生.單片機技術(shù)項目化原理與實訓(xùn) .北京：電子工業(yè)出版社， 2009 年 9 月5 楊居義 .單片機原理與工程應(yīng)用 .北京：清華大學(xué)出版社， 2010 年 1 月6 周杰. 單片機 C 語言及匯編語言實用程序設(shè)計.北京：中國電力出版社，2009年 4 月7 彭偉 .單片機 C 語言程序設(shè)計實訓(xùn) 100 例:基于 8051+Proteus仿真 .北京：電

21、子工業(yè)出版社， 2009 年 6 月-10-武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書附錄 1 汽車尾燈控制器原理電路圖附錄 2 設(shè)計電路元件清單元件數(shù)量AT89S521 個LED （白發(fā)紅高亮 5mm ）6 個小按鍵5 個12M晶振1 個33p瓷片電容2 個4.7uF 電解電容1 個1K 電阻（ 0.25W ）2 個ISP 下載接口1 個鈕扣電池（ 3V帶座）1 個自鎖開關(guān)1 個單排針1 排-11-武漢理工大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書附錄 3 設(shè)計電路的 C 語言源程序#include <reg52.h>#define uint unsigned int#define uc

22、har unsigned charsbit right=P10;sbit left=P12;sbit stop=P11;sbit move=P13;void right_display();void left_display();void stop_display();void move_display();void delay(uint a)uint i,j;for(i=0;i<a;i+)for(j=0;j<200;j+);if(right=0) while(right=0); right_display();if(left=0) while(left=0) ; left_display();if(stop=0)while(stop=0); stop_display();if(move=0) move_display();delay(150);void right_display()while(1)uint i;uchar temp;P2=0xDF;