畢業(yè)論文----汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)

1、<p>　　2011 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書</p><p>　　系：機械工程學院 專業(yè)：機械設計制造及自動化 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論………………………………………………………………………… &

2、lt;/p><p>　　1.1 選題背景……………………………………………………………………… </p><p>　　1.2 研究意義………………………………………………………………………</p><p>　　1.3 研究方法……………………………………………………………………</p><p>　　2 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)原理…………

3、……………………………………</p><p>　　2.1 汽車轉彎燈工作原理…………………………………………</p><p>　　2.2 單片機系統(tǒng)的工作原理及設計………………………………………………</p><p>　　3 設計方案論證與選擇………………………………………………</p><p>　　3.1 方案論證一……………………

4、………………………………………</p><p>　　3.2 方案論證二…………………………………………………………</p><p>　　3.3 方案選擇…………………………………………………………</p><p>　　4 控制系統(tǒng)的硬件設計…………………………………………………………</p><p>　　4.1 單片機控制系統(tǒng)電路圖…

5、…………………………</p><p>　　4.2 單片機控制系統(tǒng)功能模塊的設計………………</p><p>　　4.3 元器件清單……………………………………………………</p><p>　　5 主要芯片介紹…………………………………………………………</p><p>　　5.1 單片機的特點………………………………………………………

6、</p><p>　　5.2 單片機各引腳介紹………………………………………………………</p><p>　　5.3 單片機的功能介紹………………………………………………………</p><p>　　6 控制系統(tǒng)的軟件設計……………………………………………………</p><p>　　7.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)流程圖</p>

7、<p>　　7.2 軟件和程序設計</p><p><b>　　7 電路功能實現(xiàn)</b></p><p><b>　　7.1 軟件調試</b></p><p>　　7.2 單片機硬件功能實現(xiàn)</p><p>　　7.3 仿真操作說明及現(xiàn)象……………………………………………………

8、… </p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………….</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………</p><p>　　附錄………………………………………………………………………………………</p><p><b>　　摘 要</b

9、></p><p>　　隨著單片機的日益發(fā)展，其應用也越來越廣泛，通過對“汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)”設計，可以對單片機的知識得到鞏固和擴張。本設計是設計一個單片機控制系統(tǒng)。在汽車進行左轉彎、右轉彎實現(xiàn)對同步照明燈的控制。本設計主要是對單片機的并行輸入/輸出口電路的應用，通過I/O口，加上一些復位電路﹑按鍵電路﹑驅動電路來模擬汽車同步燈的同步跟隨功能。</p><p>　　汽車在駕駛時

10、有左轉彎、右轉彎等操作。在左轉彎或右轉彎時，通過轉彎操作桿應使前輪左轉，從而使同步燈跟隨轉向閃爍；汽車在直線行駛的時候，同步照明燈可以當成前照燈的輔助，也就是說當前照明燈在亮著的時候，同步照明燈也是亮著的，以便在轉向的時候，不必要再次啟動。在汽車停止的時候，只要前照明燈亮著，同步燈也亮著。通過做實物，編寫程序，完成了設計的要求。通過該設計，對單片機的認識有了更進一步的了解，對單片機的各個口的功能作用了解加深，對Protel的應用更加熟練

11、，對設計系統(tǒng)有了了解，掌握了一些設計方法，受益不少。</p><p>　　關鍵詞 單片機；汽車同步轉彎燈；電路基礎；數(shù)字電子技術</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With more monolithic integrated circuits, the more extensive, "th

12、e car turned the" monolithic integrated circuits to control system design, can the information to monolithic integrated circuits has been consolidated and expanded. this design is to design a monolithic integrated c

13、ircuits 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 control. this design is primarily to monolithic integrated circ

14、</p><p>　　Key words monolithic integrated circuits ； the car turned the light signals ； basic techniques of digital circuit ； electronic</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>&l

15、t;b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　電子技術的發(fā)展經(jīng)歷了很長一段路程.而現(xiàn)在我們使用的微型電子技算機是超大規(guī)模集成電路所構成，它屬于第四代計算機，而單片機則是微型計算機的一部分。從1971年微型計算機問世以來，由于實際應用的需要，微型計算機向著兩個不同的方向發(fā)展：一個是向高速度、大容量、高性能的高檔微機方向發(fā)展；另一個則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機方向發(fā)展。<

16、;/p><p>　　由于科學技術的發(fā)展，由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在能夠使用單片機通過軟件編程方法實現(xiàn)了。單片機的應用改變著控制系統(tǒng)設計方法。軟件取代硬件可以提高系統(tǒng)性能的控制 “軟化”技術——微控制技術，是一個全新的概念。</p><p>　　在生活的環(huán)境中，自動控制要求中都會有單片機的控制的一部分；從簡單到復雜，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片機的需求。單片機的應用有利

17、于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，能夠提高勞動效率、減輕勞動強度，提升產(chǎn)品質量，改善勞動環(huán)境。例如，在工業(yè)自動化方面：自動化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)、提高經(jīng)濟效益和改善產(chǎn)品質量。自動化控制原理有應用于電子、電力、石油、化工、紡織、食品等輕重工業(yè)領域中，無論數(shù)據(jù)采集和測控技術，還是生產(chǎn)線上的機器人技術，都有單片機的參與。有時，在儀器儀表、信息和通信等產(chǎn)品方面，它在其中發(fā)揮著重大作用?，F(xiàn)在，雖然單片機的應用很普遍了，但仍有許多項目尚未實現(xiàn)，

18、所以單片機的應用有很大的發(fā)展空間。</p><p><b>　　1.2 研究意義</b></p><p>　　單片機在電子科技中發(fā)展前景很好，成為電子發(fā)展重要組成部分，學習單片機時要理論與實踐同步進行，以理論指導實踐，實踐驗證理論，才更有效率。理論部分我們花了大量的時間，只有少量的時間進行制做實物，編程方面，調試在軟件上進行的，軟件上能編譯成功的程序，下載硬件上可能不

19、會成功的。畢業(yè)設計過程中，我們在網(wǎng)站上大量收集與課題相關的資料，了解目前與課題相關的科技發(fā)展趨勢，確定自己的研究方案。還要自己動手制作實物、編寫程序并對實物下載程序進行硬件的調試，達到預期所需的控制要求和目的，使理論和實踐完滿的統(tǒng)一。因此還鍛煉了我們的制作能力，提升了綜合素質。</p><p><b>　　1.3 研究方法</b></p><p>　　本次單片機的控制

20、系統(tǒng)以AT89S51為模板，從與方向盤連接的轉向管住獲取轉角信息。由于AT89S51發(fā)出來的是數(shù)字信號，很微弱，而不足以驅動步進電機，故此需要采用信號放大設備。在本次設計中，我采用的是ULN2003把單片機發(fā)來的數(shù)字信號放大以驅動步進電機。</p><p>　　進行仿真后，能清晰的看到在控制輸入信號的狀態(tài)下。本次設計對汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)地分析與設計，對單片機控制系統(tǒng)進行了仿真調試，達到了畢業(yè)設計預期目的。&

21、lt;/p><p>　　2 汽車同步轉彎燈單片機控制系統(tǒng)工作原理</p><p>　　2.1 汽車轉彎燈工作原理</p><p>　　由定時器/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)的聯(lián)合組成控制系統(tǒng)的工作原理。如汽車上有一個轉彎控制桿，其中有三個位置：中間位置，汽車不轉彎；轉彎時可以通過連接在轉向系統(tǒng)的轉向傳感器，感知到角度的變化。通過角度傳感器的感應值，然后通過數(shù)模轉換設備，將模擬信

22、號轉化為單片機能夠識別的數(shù)字信號，最后通過單片機的相應端口輸出讀到的信息。</p><p>　　在這個過程中，首先是利用傳感器將轉向系統(tǒng)將角度變化采集到，通過A/D轉換器，將模擬信號轉化為單片機可以識別的數(shù)字信號。同時也運用到了信號放大芯片ULN2003，通過它把信號從單片機傳送到步進電機，然后驅動步進電機。</p><p>　　2.2 單片機系統(tǒng)的工作原理及設計</p>

23、<p>　　2.2.1 轉角信號采集</p><p>　　轉角信號采集，對AT89S51來說是輸入關系，可以通過傳感器，將角度信號采集，轉化為相應的電信號，然后通過A/D0832將模擬信號轉化為相對應的8位的數(shù)字信號，對于該種A/D轉換，是串行的數(shù)字信號，可以減少繁瑣的連線問題。</p><p>　　2.2.2 輸出控制</p><p>　　以步進電機

24、的轉動來顯示，最終的效果是為了控制與步進電機具有一定傳動關系的同步照明燈，只要步進電機能夠滿足相應的轉角，既可以表明我們的設計達到了想要的結果。</p><p>　　2.2.3 定時器和計數(shù)器</p><p>　　根據(jù)任務設計要求：會用到定時器。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)。單片機的控制系統(tǒng)應用中，定時器是必需的，在汽車轉彎燈的控制中也是必不可少。定時有三種選擇方法。&

25、lt;/p><p><b>　　(1)軟件的定時</b></p><p>　　它是靠執(zhí)行一個循環(huán)程序以進行時間的延遲。軟件定時的優(yōu)點是時間精確，且不需外加硬件電路。但它要增加CPU開銷，因此軟件定時的時間不能太長。此外，軟件定時方法有時候無法使用。</p><p><b>　　(2)硬件的定時</b></p>&

26、lt;p>　　時間較長的定時，常使用硬件電路完成。硬件定時方法的優(yōu)點是定時功能全部由硬件電路完成，不需要占CPU的時間。用元件參數(shù)來調節(jié)定時時間，這方面使用上不夠靈活方便。</p><p>　　(3)可編程定時器的定時</p><p>　　它是通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)的。計數(shù)值由程序設定，改變計數(shù)值，同時也改變了定時時間，用起來既靈活且方便。此外，采用計數(shù)方法實現(xiàn)定時，可編程定

27、時器都兼有計數(shù)功能，能對外來脈沖進行計數(shù)。</p><p>　　在AT89S51內部除了有并行和串行I/O接口外，在單片機內部共有2個可編程的定時器和計數(shù)器，稱定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1，這兩個計數(shù)器由TH0，TL0，TH1，TL1兩個8位的RAM單元組成，即每個計數(shù)器都是16位的計數(shù)器，最大的計數(shù)量時65536。</p><p>　　定時器/計數(shù)器計數(shù)功能和定時功能：</p

28、><p><b>　　(1)計數(shù)器功能</b></p><p>　　記數(shù)是指對外部事件進行計數(shù)。它的發(fā)生以輸入脈沖表示，計數(shù)功能的實質就是對外來的脈沖進行計數(shù)。AT89S51芯片有T0（P3.4）和T1（P3.5）兩個信號引腳，是這兩個計數(shù)器的計數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在負跳變時有效，進行計數(shù)器加1（加法計數(shù)）。</p><p>　　AT89S51

29、在每個機器周期的S5P2拍節(jié)對外部計數(shù)脈沖進行采樣。前一個機器周期采用為高電平，后一個機器周期采樣為低電平，是一個有效的計數(shù)脈沖。在下一機器周期的S3P1進行計數(shù)。采樣計數(shù)脈沖是在2個機器周期進行的。計數(shù)脈沖頻率不能高于振蕩脈沖頻率的1/24。</p><p><b>　　(2)定時器功能</b></p><p>　　實際也是通過計數(shù)器來實現(xiàn)的，但此時的計數(shù)脈沖來自單

30、片機的內部，也每個機器周期計數(shù)器加1。一個機器周期等于12個振蕩脈沖周期，因此計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。單片機采用12MHz晶體，計數(shù)頻率為1MHz。每微妙計數(shù)器加1。根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預置值。</p><p>　　它是一個二進制的加1計數(shù)器。在計數(shù)器計滿回零時能自動產(chǎn)生溢出中斷請求。則已經(jīng)完成。T1、T2的最大計數(shù)值65536-1，需65535個脈沖才能把它

31、們從全“0”狀態(tài)變?yōu)槿?”狀態(tài)。</p><p>　　輸一個脈沖，計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器各位全為1時，再去輸一個脈沖，計數(shù)器各位就變?yōu)槿?，發(fā)出溢出信號，使標志置1，此時向CPU申請中斷。具體結構如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 定時器/記數(shù)器的結構</p><p>　　2.2.4 定時初始化</p><p>　　定時主

32、要與編程有關。編程對定時器控制寄存器（TCON）、工作方式控制寄存器（TMOD）和中斷允許控制寄存器（IE）進行操作。</p><p>　　(1)定時器控制寄存器（TCON）</p><p>　　TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。其中有關定時的控制位共有4位：</p><p>　　TF0和TF1----記數(shù)溢出標志位</p><p>

33、;　　TR0和TR1----定時器運行控制位</p><p>　　TR0（TR1）=0----停止定時器/計數(shù)器工作</p><p>　　TR0（TR1）=1----啟動定時器/計數(shù)器工作</p><p>　　該位根據(jù)需要以軟件方法使其置“1”或清“0”。</p><p>　　(2)中斷允許控制寄存器</p><p>

34、　　IE寄存器中與定時器/計數(shù)器有關的位置介紹：</p><p>　　EA----中斷允許總控制位</p><p>　　ET0和ET1----定時/計數(shù)中斷允許控制位</p><p>　　ET0（ET1）=0 禁止定時/記數(shù)中斷</p><p>　　ET0（ET1）=1 允許定時/記數(shù)中斷</p><p>　　利

35、用MCS-51系列單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)燈閃爍的延時和故障檢測。</p><p>　　(3)工作方式控制寄存器（TMOD）</p><p>　　TMOD寄存器專用寄存器，設定兩個定時器/計數(shù)器的工作方式。它的低半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器0，高半字節(jié)定義定時器/計數(shù)器1。各位定義如表2.2所示：</p><p>　　表2.2 TMOD各位定義<

36、;/p><p>　　其中：GATE----門控位</p><p>　　GATE=0 以運行控制位TR啟動定時器</p><p>　　GATE=1 以外中斷請求信號（INT1或INT0）啟動定時器</p><p>　　C/----定時方式或計數(shù)方式選擇位</p><p>　　C/=0 定時工作方式</p>

37、<p>　　C/=1 計數(shù)工作方式</p><p>　　M1M0----工作方式選擇位</p><p>　　M1M0=00 方式0</p><p>　　M1M0=01 方式1</p><p>　　M1M0=10 方式2</p><p>　　M1M0=11 方式3</p><p>&

38、lt;b>　　初值計算：</b></p><p>　　(1)設為工作方式0，定時時間為30ms，使燈延時閃爍。</p><p>　　若使用定時器T0，方式1，30ms定時，fosc=12MHz。</p><p>　　則初值X滿足（216-X）×1=30000</p><p>　　X=35536→1000101011

39、010000→8AD0H</p><p>　　2.2.5 汽車同步轉向燈顯示</p><p>　　在汽車轉彎或應急狀態(tài)下，步進電機隨動，可以帶動后續(xù)的傳動部件帶動同步照明燈的轉動，給駕駛員一個開闊的視野，沒有盲區(qū)，就可以減少很多事故。</p><p>　　2.2.6 汽車同步轉彎燈控制</p><p>　　汽車同步轉彎燈是作為照明的輔助設

40、備，只有當前照大燈在開的狀態(tài)，同步燈亮，也即大燈的電源開關作為同步照明燈的開關，當大燈亮，而沒有轉彎的時候，同步等作為輔助照明，當在轉彎的時候，前照大燈可以給車身前方一個很好的照明，同時，同步轉向燈則給所轉向的方向一個很好的視角亮度，排除了駕駛者的視角死區(qū)。</p><p>　　2.2.7 中斷系統(tǒng)</p><p>　　單片機中斷技術主要用于實時控制，在單片機上有兩個引腳，即INT0、I

41、NT1。外部的中斷信號通過這兩個引腳輸入到單片機，和單片機的定時器一樣，對中斷系統(tǒng)的處理需要通過S51的軟件編程實現(xiàn)。它的重要作用有如下四點：</p><p>　　第一，高速CPU和低速外設之間的配合。利用中斷方式進行的I/O口操作，在宏觀上可以看成CPU和外設的并行工作。</p><p>　　第二，實現(xiàn)故障的緊急處理。當外設發(fā)生故障時，可以利用中斷系統(tǒng)請求CPU及時處理這些故障。<

42、/p><p>　　第三，可以實現(xiàn)實時控制。</p><p>　　第四，便于人機聯(lián)系。操作人員可以利用鍵盤等實現(xiàn)中斷，完成人工介入。</p><p>　　3 設計方案論證與選擇</p><p><b>　　方案論證一</b></p><p>　　如圖3.1所示，汽車轉彎燈主要有單片機、復位、時鐘、電源

43、、模數(shù)轉換電路、信號放大電路組成最基本的單片機系統(tǒng)。單片機本身的功能強大，汽車轉彎燈的驅動用單片機本身的驅動來驅動。使得單片機的功能得到充分的運用。</p><p>　　圖3.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)硬件構成</p><p><b>　　方案論證二</b></p><p>　　汽車轉彎燈主要由單片機（AT89S51）、按鍵、復位、電源、時鐘路、

44、驅動、LED顯示電路等組成的最基本的單片機控制系統(tǒng)。所有軟件、參數(shù)均存在AT89S51的ROM和RAM中，因此能夠減少了芯片的數(shù)量和整機的電流。</p><p>　　單片機的內部ROM有4K，RAM有128個字節(jié)，軟件編時有足夠的空間來存儲其程序。復位設置由復位按鍵完成。電源在5V以下可正常工作。</p><p>　　圖3.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)硬件構成</p><p

45、>　　該方案應用單片機自身的并行口來實現(xiàn)其功能，由于單片機的種類很多，在選擇單片機時要依據(jù)實際設計要求選擇合適的單片機。我們接觸的單片機有8031、8051。因8031無內部RAM，只要編程就必須擴展程序存儲器，無疑會增加設計的難度和復雜，雖然8051有內部RAM，但從性能及設計成本考慮，我們選擇AT89S51芯片。由于AT89S51的廣泛使用，使單片機的價格大大下降。目前，AT89S51的市場零售價已經(jīng)低于8255、8279、8

46、253、8250等專用接口芯片中的任何一種；而89S51的功能實際上遠遠超過以上芯片。因此，如把89S51作為接口芯片使用，在經(jīng)濟上是比較合算。</p><p>　　時鐘電路由晶振及電容組成，復位電路由按鍵復位結構組成。</p><p><b>　　3.3 方案選擇</b></p><p>　　兩種方案的比較，我覺得方案一的設計具有穩(wěn)定性和可

47、靠性，所以本課題采用方案一。 </p><p>　　4 控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　4.1 單片機控制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　4.1.1 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路由單片機AT89S51、復位、電源、時鐘傳感器、A/D轉換器、信號放大電路ULN2003、電源電路給控

48、制相關電路提供所需電源；復位電路供上電或按鍵時復位用。當要求重新啟動單片機或者單片機處于死循環(huán)時，都可以由此電路來實現(xiàn)；時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘脈沖信號，供工作使用；通過并行I/O口構，輸入程序，即可實現(xiàn)汽車轉彎燈中各信號燈的功能操作；系統(tǒng)的可靠性有所提高。汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　4.1.2

49、 汽車轉彎燈同步控制單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖</p><p>　　汽車轉彎燈同步單片機控制系統(tǒng)電路PCB圖見附錄2。</p><p>　　4.1.3 汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　汽車轉彎燈單片機控制系統(tǒng)電路原理圖見附錄3。</p><p>　　4.2 單片機控制系統(tǒng)功能模塊的設計</p>&l

50、t;p>　　4.2.1 時鐘電路</p><p>　　采用單片機內部晶振。如圖4.4所示。在MCS-51系列單片機內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電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶體（石英或陶瓷，陶瓷的精度不高，但價格便宜）振蕩器以及電容C1和C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器

51、的反饋回路中， C1和C2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。因此建議在采用石英晶體振蕩器時C=30+/-10pF，陶瓷振蕩器時，C=40+/-10pF，典型值為40pF。在設計電路板時，振蕩器和電容應盡量安裝得與單片機靠近，以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。</p><p>　　圖4.4 時鐘振蕩電路</p><p>　

52、　由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機間時鐘信號的同步，常引入統(tǒng)一的外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。將外部震蕩器的信號接至XTAL2內部時鐘發(fā)生器的輸入端，而內部反向發(fā)大器的輸入端XTAL1應接地， XTAL2的邏輯電平不是TTL電平，所以需要外接一個上拉電阻。因為整個電子鐘只用一塊單片機，不涉及時刻信號同步問題，所以此種電路我們不選用。如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 外部時鐘源接法<

53、;/p><p>　　4.2.3 復位電路</p><p>　　上電復位電路如圖4.6所示，是利用外部復位電路實現(xiàn)。 振蕩器啟動時間不超過10ms。在加電情況下，這個電可以使單片機復位。按鍵手動復位又分按鍵脈沖電平復位和按鍵電平復位，如圖4.7，4.8。電平復位將復位端通過電阻與Vcc相連，按鍵脈沖復位是利用RC分電路產(chǎn)生正脈沖來達到復位的。在按鍵電平復位和按鍵脈沖復位兩種簡單的復位電路中，干

54、擾易串入復位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機的錯誤復位，但會引起內部寄存器錯誤復位，這里可在復位端引腳上接一個去藕電容。需說明的是，如復位電路中R、C的值選擇不當，使復位時間過長，單片機將處于循環(huán)復位狀態(tài)。</p><p>　　電阻、電容參數(shù)適宜于6MHz晶振，能保證復位信號與電平持續(xù)時間大于2個機器周期。我們采用按鍵電平復位的方法，電路如圖4.8。</p><p>　　4.2.4 A

55、/D轉換接口電路的設計</p><p>　　根據(jù)設計的要求，本設計選用A/D轉換電路對信號進行采集，</p><p>　　4.3 元器件清單</p><p>　　汽車轉彎燈元器件清單如表4.1。</p><p>　　表4.1 汽車轉彎同步燈元器件清單</p><p><b>　　5 主要芯片介紹<

56、/b></p><p>　　5.1 單片機特點 </p><p>　　AT89S51單片機特點如表5.1所示。</p><p>　　表5.1 AT89S51單片機特點</p><p>　　AT89S51有40引腳雙列直插式填和44引腳封裝方式。方型封裝有4個引腳（標有NC）是不連線的，故在連接時應注意。它在一塊小芯片上，有CPU、存

57、儲器、I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。</p><p>　　5.2 單片機各引腳介紹</p><p>　　(1) VCC：電源。</p><p>　　(2) GND：接地。</p><p>　　(3) P0口：是一個8位漏極開路的雙向I/O口。</p><p>　　(4) P1口：是一個具有內部上拉電路的8位雙

58、向I/O口。</p><p>　　(5) P2口：是一個具有內部上拉電路的8位雙向I/O口，P2口輸出緩沖器能吸入/放出4個TTL輸入。訪問外部程序存儲器及使用16位地址的是數(shù)據(jù)存儲器（MOVX@DPTR）時，P2口輸出高8位地址。這種情況下，當不置“1”時，P2口使用強大的內部上拉電路。訪問使用8位地址的外部存儲器（MOVX @RI）時，P2口輸出P2口鎖存器的內容。</p><p>

59、　　(6) P3口：是一個具有內部上拉電路的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能吸入/放出4個TTL輸入。Flash編程及檢驗時，P3口也接收一些控制信號。</p><p>　　表5.2 AT89S51的P3口各種專用功能表</p><p>　　(7) RST：復位端。當振蕩器工作時，此時高電平將系統(tǒng)復位。</p><p>　　(8) ALE/PROG：當訪問外部存

60、儲器時，ALE（允許地址鎖存）是一個用于鎖存地址的低8位字節(jié)的輸出脈沖。</p><p>　　(9) PSEN：外部程序存儲器讀選取通信號。</p><p>　?。?0) EA/Vpp：訪問外部程序存儲器允許端。 </p><p>　　(11) XTAL1：振蕩器反向放大器輸入端和內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器輸出端。</p>&

61、lt;p>　　5.3 單片機的功能介紹</p><p>　　AT89S51與89C51相比新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變化，甚至比89C51更低。新功能主要有：</p><p>　　(1) ISP在線編程功能，是一個強大易用的功能。 </p><p>　　(2) 最高工作頻率為33MHz，從而具有了更快的計算速度。</p>&l

62、t;p>　　(3) 有雙工UART串行通道。</p><p>　　(4) 內部集成看門狗計時器。</p><p>　　(5) 雙數(shù)據(jù)指示器。 </p><p>　　(6) 電源關閉標識。 </p><p>　　(7) 全新的加密算法，這就可以有效的保護不被侵犯。</p><p>　　兼容性方面，AT89S51向下

63、完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。網(wǎng)絡教程上的程序在89S52上一樣可以照常運行，是所謂的向下兼容。AT89S51與89C51相比，具體優(yōu)勢如下：</p><p>　　(1) 序存儲器寫入方式</p><p>　　寫入程序方式不同，89C51只支持并行寫入。需要VPP燒寫高壓。AT89S51則支持ISP在線可編程寫入技術！串行寫入、速度相當快

64、、穩(wěn)定性好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V即可。</p><p><b>　　(2) 范圍</b></p><p>　　AT89S51電源范圍寬達4.0～5.0V。</p><p><b>　　(3) 性能</b></p><p>　　AT89S51的性能遠高于89C5*,89S5*系列支持最高高達33

65、MHz的工作率。而89C51工作頻率范圍最高只支持到24MHz。</p><p><b>　　(4) 功能</b></p><p>　　89S5*系列的加密算法，使對于89S52的解密變的不可能。程序不易外漏，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權。</p><p><b>　　(5) 兼容性</b></p><

66、p>　　用89S5*可以代89C5*使用，相同的程序，運行結果一樣。89S5*兼容性很好。</p><p><b>　　(6) 干擾性</b></p><p>　　由于S5*內部集成看門狗計時器，比89C51那樣外接看門狗單元電路要好。</p><p>　　5.4高耐壓、大電流達林頓管ULN2003 　　 </p><

67、p>　　ULN2003 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN 達林頓管組成。 </p><p>　　該電路的特點如下：ULN2003 的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關態(tài)時承受50V 的電壓，輸出還可以在高負載

68、電流并行運行。ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封裝?！?</p><p>　　ULN2003內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅動繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅動電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達林頓管組成驅動電路。 ULN是集成達林頓管IC,內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管,它的輸出端允許通過電流為200mA

69、，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。用戶輸出口的外接負載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅動繼電器或固體繼電器，也可直接驅動低壓燈泡。通常單片機驅動ULN2003時，上拉2K的電阻較為合適，同時，COM引腳應該懸空或接電源。 ULN2003是一個非門電路，包含7個單元，單獨每個單元驅動電流最大可達350mA，9腳可以懸空。比如1腳輸入，16腳輸出，你的負載接在VCC與16腳之間，不用9腳

70、。 </p><p>　　ULN2003是大電流驅動陣列,多用于單片機、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域寗永^電器等負載。輸入5VTTL電平，輸出可達500mA/50V。ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列,由七個硅NPN達林頓管組成。</p><p>　　該電路的特點如下: ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和C

71、MOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器。ULN2003 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。 　　 </p><p>　　ULN2003芯片引腳圖</p><p>　　ULN2003芯片引腳介紹</p><p>　　引腳1：CPU脈沖輸入端，端口對應一

72、個信號輸出端。引腳2：CPU脈沖輸入端。引腳3：CPU脈沖輸入端。引腳4：CPU脈沖輸入端。引腳5：CPU脈沖輸入端。 引腳6：CPU脈沖輸入端。引腳7：CPU脈沖輸入端。引腳8：接地。引腳9：該腳是內部7個續(xù)流二極管負極的公共端，各二極管的正極分別接各達林頓管的集電極。用于感性負載時，該腳接負載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地，實際上就是達林頓管的集電極對地接通。引腳10：脈沖信號輸出端，對應7腳信號輸入端。 </p>

73、<p><b>　　參考電路接法</b></p><p>　　引腳11：脈沖信號輸出端，對應6腳信號輸入端。引腳12：脈沖信號輸出端，對應5腳信號輸入端。引腳13：脈沖信號輸出端，對應4腳信號輸入端。引腳14：脈沖信號輸出端，對應3腳信號輸入端。引腳15：脈沖信號輸出端，對應2腳信號輸入端。引腳16：脈沖信號輸出端，對應1腳信號輸入端.</p><p>

74、　　5.3 A/D0832的功能介紹</p><p>　　ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，</p><p>　　其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。</p><p>　　AD

75、C0832 具有以下特點：</p><p><b>　　· 8位分辨率；</b></p><p>　　· 雙通道A/D轉換；</p><p>　　· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；</p><p>　　· 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；</p><

76、;p>　　· 工作頻率為250KHZ，轉換時間為32μS；</p><p>　　· 一般功耗僅為15mW；</p><p>　　· 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；</p><p>　　· 商用級芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°C to +8

77、5°C；</p><p><b>　　芯片接口說明：</b></p><p>　　· CS_ 片選使能，低電平芯片使能。</p><p>　　· CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。</p><p>　　· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。</p>

78、;<p>　　· GND 芯片參考0 電位（地）。</p><p>　　· DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。</p><p>　　· DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。</p><p>　　· CLK 芯片時鐘輸入。</p><p>　　· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸

79、入（復用）。</p><p>　　ADC0832與單片機接口連接</p><p>　　ADC0832 為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉換時間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控

80、制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。單片機對ADC0832 的控制原理：正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。（見圖3）當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉換

81、時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2</p><p>　　如表1 所示，當此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉換。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉換。當2 位

82、數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第3 個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一

83、個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉換的結束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。更詳細的時序說明請見表2。</p><p>　　作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN

84、-輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內，從而提高轉換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉換后的數(shù)據(jù)結果始終為00H。</p><p>　　ADC0832 數(shù)據(jù)讀取程序流程：由于ADC0832 的數(shù)據(jù)轉換時間僅為32μS，所以A/D轉換的數(shù)據(jù)采樣頻率可以很快，從而也保證的某些場合對A/D轉換數(shù)據(jù)實時性的要求。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調用的形式出現(xiàn)，方便

85、了程序的移植。</p><p>　　6 汽車同步轉彎燈控制系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　6.1 汽車同步轉彎燈控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　6.1.1 汽車轉彎燈控制系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖7.1所示。</p><p>　　圖7.1 控制系統(tǒng)主程序流程圖</

86、p><p>　　6.1.2 信號采集及轉換流程</p><p>　　圖7.2 中斷服務的程序流程圖</p><p>　　6.1.3控制系統(tǒng)鍵功能流程圖</p><p>　　鍵的功能程序流程圖如圖7.3所示。</p><p>　　圖7.3 鍵的功能程序流程圖</p><p>　　6.2 軟件和程序

87、設計</p><p>　　6.2.1 軟件設計</p><p>　　單片機的應用開發(fā)，除了保證硬件電路的正確連接以外，更重要的工作是進行軟件的開發(fā)。單片機與其他微型計算機一樣，若沒有軟件的支持，所設計產(chǎn)品就沒有什么用途。在開發(fā)時，要掌握一定的程序設計和開發(fā)方法。 </p><p>　　6.2.2 程序說明</p><p><b

88、>　　原理圖按鍵連線：</b></p><p><b>　　P1.0=剎車；</b></p><p><b>　　P1.1=緊急；</b></p><p><b>　　P1.2=停靠；</b></p><p><b>　　P1.3=左轉；</b

89、></p><p><b>　　P1.4=右轉；</b></p><p>　　說明：鍵值是根據(jù)P1的狀態(tài)來確定的。</p><p>　　例P1=00011110，表明剎車鍵按下，它的鍵值是0x1e[4]（只看后面五位），程序清單見附錄1。</p><p><b>　　7 電路功能實現(xiàn)</b>

90、</p><p><b>　　7.1 軟件調試</b></p><p>　　對應用程序進行排錯調試就是對已經(jīng)進行過硬件檢查的試驗板和翻譯成機器碼的應用程序，還要進行聯(lián)合排錯和調試檢查。目前常用的排錯、調試方法有兩種，一是用單片機仿真開發(fā)裝置與試驗板聯(lián)機提供排錯、調試手段，具體的方法有單步運行、斷點運行、跟蹤運行、全速運行等。其中單步運行方法是使所編制的程序指令僅執(zhí)行

91、一條就停止下來，檢查試驗板和應用程序中的錯誤，然后再單步執(zhí)行下一條指令；斷點運行方法是在程序中設置斷點，使得當程序執(zhí)行到斷點處時停止，供設計者檢查試驗板和應用程序中的錯誤；跟蹤運行方法是應用程序指令一條一條地執(zhí)行，開發(fā)裝置攝取運行每一條指令的地址、單片機各部分數(shù)據(jù)、I/O端口等處信息，供調試者隨時停止程序，對各種信息進行檢查和修改；全速運行方法是實時地運行用戶程序，可以檢查用戶程序最終執(zhí)行結果，也可用μVision2軟件進行程序的調試[

92、5]。</p><p>　　在這次硬件仿真中，應用到了Proteus 軟件。先打開軟件，找到所需元器件，把元器件調入，連線，下載程序到AT89S51芯片中，運行，根據(jù)不同的按鍵按下的情況的不同，可直觀的看到相應的信號燈亮或閃爍。在此，我們可以先把方案在軟件中調試，確定方案的可行性以及需要改進的地方，同時，在硬件仿真中，可以很直觀、形象地看到現(xiàn)象。</p><p>　　7.2 單片機硬件功

93、能實現(xiàn)</p><p>　　單片機硬件功能實現(xiàn)說明如下：</p><p>　　1、利用單片機的P0口連接6個LED作為數(shù)據(jù)線輸出使用；</p><p>　　2、利用單片機的P1口連接5個開關作為數(shù)據(jù)線輸入使用；</p><p>　　3、定時器/計數(shù)器的使用</p><p>　　定時器/計數(shù)器0,定時功能,工作方式1,提

94、供30ms的定時時間。</p><p><b>　　4、中斷源的使用</b></p><p>　　定時器/計數(shù)器中斷0。</p><p><b>　　5、按鍵設定</b></p><p>　　P1.0=剎車；P1.1=緊急；P1.2=停靠；P1.3=左轉；P1.4=右轉</p><

95、;p><b>　　6、顯示設定</b></p><p>　　P0.0-P0.5控制線，接LED顯示，信號燈順序點亮是左前燈、右前燈、左儀表板、右儀表板、左后燈、右后燈。</p><p>　　7.3 仿真操作說明及現(xiàn)象</p><p>　　Proteus軟件，找到不同元器件，調入后，連線，下載程序到AT89S51芯片中，運行可看到相應的信

96、號燈亮或閃爍，具體仿真圖見附錄6。操作說明如下：</p><p>　　（1） 按S1剎車鍵，D5、D6相應信號燈亮；</p><p>　?。?） 按S2緊急鍵，D1、D2、D3、D4、D5、D6相應信號燈以1Hz頻率閃爍；</p><p>　?。?） 按S3?？挎I，D1、D2、 D5、D6相應信號燈以30Hz高頻率閃爍；</p><p>　　

97、（4） 按S4左轉彎鍵，D1、D3、D5相應信號以1Hz頻率燈亮；</p><p>　?。?） 按S5右轉彎鍵，D2、D4、D6相應信號燈以1Hz頻率閃爍；</p><p>　?。?） 按S1剎車、S2緊急鍵，D1、D2、D3、D4相應信號燈以1Hz頻率閃爍；D5、D6信號燈亮；</p><p>　?。?） 按S4左轉彎、S1剎車鍵，D1、D3、D5相應信號燈以1H

98、z頻率閃爍； D6信號燈亮；</p><p>　?。?） 按S5右轉彎、S1剎車鍵，D2、D4、D6相應信號燈以1Hz頻率閃爍；D5信號燈亮；</p><p>　?。?） 按S4左轉彎、S1剎車、S2緊急鍵，D1、D2、D3、D4、D5相應信號燈以1 Hz頻率閃爍；D6信號燈亮；</p><p>　?。?0）按S5右轉彎、S1剎車、S2緊急鍵，D1、D2、D3、D4

99、、D6相應信號燈以1Hz頻率閃爍，D5信號燈亮。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎［M］.北京：航空航天大學出版社，2000.147～156</p><p>　　[2]康華光，陳大欽.電子技術基礎模擬部分[M].武漢：高等教育出版社，1998.57～116</p&g

100、t;<p>　　[3]謝自美.電子線路設計·實驗·測試（第二版）.武漢：華中理工出版社，2000</p><p>　　[4]戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機C 語言應用程序設計實例精講[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.25～31</p><p>　　[5]徐愛鈞，彭秀華。Keil Cx51 V7.0單片機高級語言編程與μVision2應用實踐[M].北京：電

101、子工業(yè)出版社，2006.133～187</p><p>　　[5]徐愛鈞，彭秀華。Keil Cx51 V7.0單片機高級語言編程與μVision2應用實踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.133～187</p><p>　　[6]唐文初，鄧寶清，李長玉，宋宋玉林.汽車構造［M］.北京：華南理工大學出版社，2010.</p><p>　　[7]汪建曉，吳昌林.機

102、械設計[M].華中科技大學出版社，2006</p><p>　　[8]熊禾根.機械原理.武漢：華中科技大學出版社，2006</p><p>　　[9]戴佳，戴衛(wèi)恒.51單片機C 語言應用程序設計實例精講[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.25～31</p><p>　　[10]楊光友，朱宏輝.單片微型計算機原理及接口技術[M].武漢：中國水利水電出版社，2002