单片机课设汽车转向灯Word下载.docx
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汽车刹车时，2个尾灯发出不闪烁信号。
如正当转弯时刹车，转弯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。
由上所述，各种情况作操作时，信号灯应输出信号。
第3章转向灯系统的工作原理及设计
3.1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，采用JNBP1.X，REL指令来完成；
也可以一次性检测五路开关状态，让它指示，可以用MOVA，P1指令一次把P1端口的状态全部读入，取低5位的状态来指示。
3.2输出控制
以发光二极管D1—D6来指示，此设计用SETBP0.X和CLRP0.X指令来完成，也可以用指令MOVP0，＃111XXXXXB方法来实现。
3.3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。
3.3.1定时
（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AT89C51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。
3.3.2计数器和定时器功能
（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。
AT89C51芯片有T0（P3.4）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）。
AT89C51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1所示：
图1定时器/记数器的结构
3.4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2TMOD各位定义
位序
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
位符号
GATE
C/
M1
M0
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
=0定时工作方式
=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=30000
X=35536→1000101011010000→8AD0H
（2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。
（3）利用定时器/计数器0来产生为时30ms的定时信号，以实现高频（30HZ）闪烁功能。
（4）注意在用工作方式1时，我们必须要重新装载初值。
3.5汽车转弯灯显示
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。
3.6汽车转弯灯控制
汽车转弯灯设计5个按键控制信号灯的转向、停靠、应急等。
按键安排见下：
S1键为刹车开关；
S2键为紧急开关；
S3键为停靠开关；
S4键为左转弯开关；
S5键为右转弯开关；
3.7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C51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。
第4章系统方案和总体结构
方案如图2所示，汽车转弯灯主要有单片机、按键、复位、时钟、电源、故障检测电路、LED显示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。
本方案的故障检测电路具有故障监控性能，他能提高系统的可靠性。
AT89C51
图2
方案中应用单片机自身的并行口来实现其功能，由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机。
我们接触的单片机有8031、8051。
因8031无内部RAM，只要编程就必须扩展程序存储器，无疑会增加设计的难度和复杂，虽然8051有内部RAM，但从性能及设计成本考虑，我们选择AT89C51芯片。
由于AT89C51的广泛使用，使单片机的价格大大下降。
目前，AT89C51的市场零售价已经低于8255、8279、8253、8250等专用接口芯片中的任何一种；
而89C51的功能实际上远远超过以上芯片。
因此，如把89C51作为接口芯片使用，在经济上是比较合算。
时钟电路由晶振及电容组成，复位电路由按键复位结构组成。
对于键盘电路我们采用独立式键盘，可以具体实现可分为以下几种情况：
直接由并行I/O口来实现。
使用三极管驱动LED来实现。
第5章控制系统的硬件设计
5.1单片机控制系统电路图
5.1.1汽车转弯灯单片机控制系统框图
汽车转弯灯单片机控制系统电路是由单片机AT89C51、复位、电源、时钟、LED显示电路、故障检测电路、按键电路构成。
电源电路给控制相关电路提供所需电源；
复位电路供上电或按键时复位用。
当要求重新启动单片机或者单片机处于死循环时，都可以由此电路来实现；
时钟电路用来产生时钟脉冲信号，供工作使用；
通过并行I/O口构成键盘和显示电路，输入程序，即可实现汽车转弯灯中各信号灯的功能操作；
系统的可靠性有所提高。
汽车转弯灯单片机控制系统框图如图3所示。
图3汽车转弯灯单片机控制系统框图
5.1.2汽车转弯灯单片机控制系统电路原理图
汽车转弯灯单片机控制系统电路原理图见图4。
图4
5.2单片机控制系统功能模块的设计
5.2.1时钟电路
图5时钟振荡电路
采用单片机内部晶振。
如图5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（石英或陶瓷，陶瓷的精度不高，但价格便宜）振荡器以及电容C
和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中，C
和C2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。
因此建议在采用石英晶体振荡器时C=30+/-10pF，陶瓷振荡器时，C=40+/-10pF，典型值为40pF。
在设计电路板时，振荡器和电容应尽量安装得与单片机靠近，以减小寄生电容的存在更好的保障振荡器稳定、可靠的工作。
由多片单片机组成的系统中，为了各单片机间时钟信号的同步，常引入统一的外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。
将外部震荡器的信号接至XTAL2内部时钟发生器的输入端，而内部反向发大器的输入端XTAL1应接地，XTAL2的逻辑电平不是TTL电平，所以需要外接一个上拉电阻。
因为整个电子钟只用一块单片机，不涉及时刻信号同步问题，所以此种电路我们不选用。
如图6所示。
图6外部时钟源接法
5.2.2复位电路
上电复位电路如图4.6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，这个电可以使单片机复位。
按键手动复位又分按键脉冲电平复位和按键电平复位，如图7，8。
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，在大多数情况下，不会造成单片机的错误复位，但会引起内部寄存器错误复位，这里可在复位端引脚上接一个去藕电容。
需说明的是，如复位电路中R、C的值选择不当，使复位时间过长，单片机将处于循环复位状态。
电阻、电容参数适宜于6MHz晶振，能保证复位信号与电平持续时间大于2个机器周期。
我们采用按键电平复位的方法，电路如图9。
图7上电复位电图8按键脉冲复位电路
图9按键电平复位电路
5.2.3信号灯电路[2]
LED具有二极管的特性，但在导通之后会发光，称之为发光二极管。
与普通的灯泡一样，LED导通后，随着其俩端电压的增加，电流急剧增加，所以，必须给LED串联一个限流电阻，否则一旦通电，LED会被烧坏。
要用89C51单片机来控制LED，显然这个LED必须要与89C51单片机的某个脚相连。
89C51单片机上除了基本连线必须用
到的6个脚，还有34个引脚。
这里把LED与89C51单片机的P0脚相连。
本次设计中按照图10的接法，当AT89C51单片机的第1脚是高电平时，LED不亮，当第1脚是低电平时，LED亮。
但是在汽车转弯灯里要根据汽车方向来控制信号灯，而实现LED的亮与灭。
图10信号灯电路
5.2.4故障监控电路[3]
如图11所示。
是这类故障监控电路的方案之一，它利用T0作检测输入，只增加1个晶体管和几个电阻。
假定其中一个信号灯是受控断开的（输出口线送高电平），而其余信号灯皆受控接通。
这时晶体管Q1的6个输入端中有5个是低电平。
图11故障监控电路
让单片机发出控制使所有信号灯都接通，则Q1应截止，测试T0应呈高电平。
如果这时存在控制线与+5伏电源短路或驱动晶体管断路等故障，则Q1仍导通，T0仍呈低电平，表示线路中存在着另一类故障。
这种故障监控功能很容易靠软件来实现。
5.2.5报警电路
当故障监控电路检测到有故障时，系统设有报警电路中的蜂鸣器会发出响声。
报警电路如图12所示。
图12报警电路
5.3元器件清单
汽车转弯灯元器件清单如表3。
表3汽车转弯灯元器件清单
名称
数量
LED
7
限流电阻（100Ω）
6
按键
1
电阻（1K）
3
下载线接口
上拉电阻（5.1K）
5
芯片插座（40PIN）
电容（30pF）
2
电源插针（2PIN）
电容（22μF）
整流桥
蜂鸣器
印刷板
三极管（NPN）
电阻（200Ω）
晶振（12MHz）
拨码开关
电源电路元器件清单如表4。
表4电源电路元器件清单
变压器（n=220:
12）
集成稳压（CW7805）
限流电阻（300Ω）
集成稳压（CW7905）
集成稳压（CW7812）
电源插座
集成稳压（CW7912）
极性电容（220μF）
电容（0.1μF）
4
极性电容（3300μF）
极性电容（470μF）
排线
单排针
25
第6章汽车转弯灯控制系统软件设计
6.1汽车转弯灯控制系统流程图
6.1.1汽车转弯灯控制系统主程序流程图
控制系统主程序流程图如图13所示。
图13
6.2软件和程序设计
6.2.1软件设计
单片机的应用开发，除了保证硬件电路的正确连接以外，更重要的工作是进行软件的开发。
单片机与其他微型计算机一样，若没有软件的支持，所设计产品就没有什么用途。
在开发时，要掌握一定的程序设计和开发方法。
6.2.2程序说明
原理图按键连线：
P3.0=刹车；
P3.1=紧急；
P3.2=停靠；
P3.3=左转；
P3.4=右转；
说明：
键值是根据P3的状态来确定的。
源程序见附录1
第7章心得体会
随着这周的结束，课程设计也接近了尾声。
经过一周的奋战我的课程设计终于完成了。
通过课程设计不仅对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外，还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
参考文献
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航空航天大学出版社，2000.147～156
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实验·
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机械工业出版社.1998.8
[6]李广第主编.单片机基础.北京：
北京航天工业出版社.2002
附录
源程序：
ORG0000H
AJMPSTART1
ORG0030H
SAMEEQU4EH
START1:
MOVP1,#00H;
无输入时无输出
START:
MOVA,P3;
读P3口数据
ANLA,#1FH;
取用P3口的低五位数据
CJNEA,#1FH,SHIY;
对P3口低五位数据进行判断
SHIY:
MOVSAME,A
LCALLYS;
延时
MOVA,P3;
读P3口的数据
CJNEA,#1FH,SHIY1;
对P3口的低五位数据进行判断
AJMPSTART1;
开关没有动作时无输出
SHIY1:
CJNEA,SAME,START1
CJNEA,#17H,NEXT1;
P3.3=0时进入左转分支
AJMPLEFT
NEXT1:
CJNEA,#0FH,NEXT2;
P3.4=0时进入右转分支
AJMPRIGHT
NEXT2:
CJNEA,#1DH,NEXT3;
P3.1=0时进入紧急分支
AJMPEARGE
NEXT3:
CJNEA,#1EH,NEXT4;
P3.0=0时进入刹车分支
AJMPBRAKE
NEXT4:
CJNEA,#16H,NEXT5;
P3.0=P3.3=0时进入左转刹车分支
AJMPLEBR
NEXT5:
CJNEA,#0EH,NEXT6;
P3.0=P3.4=0时进入右转刹车分支
AJMPRIBR
NEXT6:
CJNEA,#1CH,NEXT7;
P3.0=P3.1=0时进入紧急刹车分支
AJMPBRER
NEXT7:
CJNEA,#14H,NEXT8;
P3.0=P3.1=P3.3=0时进入左转紧急刹车分支
AJMPLBE
NEXT8:
CJNEA,#0CH,NEXT9;
P3.0=P3.1=P3.4=0时进入右转紧急刹车分支
AJMPRBE
NEXT9:
CJNEA,#1BH,NEXT10;
P3.2=0时进入停靠分支
AJMPSTOP
NEXT10:
AJMPERROR;
其他情况进入错误分支
LEFT:
MOVP1,#2AH;
左转分支
LCALLY1s
MOVP1,#00H
AJMPSTART
RIGHT:
MOVP1,#54H;
右转分支
EARGE:
MOVP1,#7FH;
紧急分支
BRAKE:
MOVP1,#60H;
刹车分支
LEBR:
MOVP1,#6AH;
左转刹车分支
MOVP1,#40H
RIBR:
右转刹车分支
BRER:
MOVP1,#7EH;
紧急刹车分支
MOVP1,#60H
LBE:
左转紧急刹车分支
RBE:
MOVP1,#7
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