汽車尾燈控制系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文畢業(yè)設計論題 目 汽車尾燈控制系統(tǒng)的設計 專 業(yè) 電子信息工程技術 班 級 2010級 姓 名 學 號 31310219 指導教師 目 錄摘要11.1課題引入21.2設計任務和內(nèi)容要求3二.基于AT89S51的汽車尾燈控制系統(tǒng)的設計方案32.1 設計方案分析32.2主要元器件的介紹32.3 方案規(guī)劃及設計（具體設計）72.4硬件電路設計及工作原理72.5軟件設計92.5.1仿真12三.結束語16四.設計中遇到的問題和不足16致 謝17參考文獻17 基于AT89S51單片機的汽車尾燈控制摘要：為了減少交通事故隱患和提高汽車、摩托車等機動車輛尾燈電路的使用壽命，

2、本文設計了一種利用AT89S51單片機對汽車尾燈工作狀態(tài)進行控制的控制器系統(tǒng)。首先介紹了系統(tǒng)的總體設計方案；其次結合實際應用給出了界面模式與主控芯片單片機的外圍電路；為了實現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能，采用C語言編程，文中詳細介紹了軟件設計流程圖及實現(xiàn)方法；最后，將軟件系統(tǒng)與硬件電路結合調(diào)試，實現(xiàn)了左轉、右轉、剎車及夜間行車四種常用的汽車尾燈狀態(tài)。關鍵字：AT89S51 C語言編程 設計程序1·1，課題引入隨著現(xiàn)代社會的不斷進步，人們愈來愈離不開汽車。然而，隨著汽車數(shù)量的急劇增加，道路安全就愈發(fā)引起人們的關注?，F(xiàn)在認識到，僅僅依靠汽車本身的結構因素保證行車安全，已經(jīng)是不現(xiàn)實的事情，因而必須強化對

3、車輛上涉及安全的主要部位，進行定期的檢查，并按一定的技術標準對它們的技術狀況加以考核，通過具有一定精度的各種檢驗臺測試取得的數(shù)據(jù)，科學而又定量地判斷車輛安全裝置的技術狀況，給出恰當?shù)脑u價。而汽車車燈故障率在汽車行駛過程中是比較高的，車燈故障時，不能正確反應汽車駕駛員的行車意識而給安全行車埋下事故隱患。而隨著電子系統(tǒng)能夠在汽車產(chǎn)品中的廣泛應用，大大保證了控制系統(tǒng)的自動化，而且汽車造型日趨流線型，汽車尾燈對于汽車整體造型的完美體現(xiàn)有著很大作用，汽車尾燈控制系統(tǒng)在汽車成品中所占的比重也逐漸加大。尾燈又是汽車品牌的最好體現(xiàn)，不同的尾燈的形狀、在車上的安裝位置、不同信號功能的相對位置等都是使汽車獨樹一幟

4、的有效手段。同時，對汽車整體而言，尾燈安裝后，與車身必須能渾然一體，并且在點亮與未點亮時都具有整體的協(xié)調(diào)性。國內(nèi)汽車尾燈控制技術方面的產(chǎn)品主要是動態(tài)式圖文顯示的汽車尾燈口。本文所研究和開發(fā)的課題是汽車尾燈控制器的電路設計，其基于Intel公司生產(chǎn)的AT89S51芯片設計了汽車尾燈控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，通過6個LED顯示汽車尾燈的基本工作狀況，汽車尾燈控制系統(tǒng)的研發(fā)不僅使汽車的先進性有了較大提高，更重要的是降低了交通事故發(fā)生的可能性。1·2設計任務和內(nèi)容要求（1）基本功能描述 v 用6只小燈泡模擬6只汽車尾燈，左側3只，右側3只。用4個開關分別模擬腳踏制動器，停車信號，左轉彎控制和右轉

5、彎控制。v 汽車在轉彎時，該側的3只尾燈按下列狀態(tài)周期性的亮與暗。000à100à110à111à000àv 在無制動時，如果駕駛員不慎將兩個轉向開關都接通，則兩側的尾燈都作同樣的周期性亮暗變化。v 在制動時，若轉彎開關未合上（或錯誤的將兩個轉彎開關都合上），所有的6只尾燈均亮。v 停車時，6只尾燈按脈沖頻率閃亮。（2） 設計要求完成電路設計方案、電路設計原理及接線圖，考慮電路制作、調(diào)試與仿真。二 基于AT89S51的汽車尾燈控制系統(tǒng)的設計方案 2.1 設計方案分析之所以會選擇通過AT89S51型號的單片機編寫程序，來控制LED的亮與滅，是因為

6、單片機編寫程序較直接，用硬件電路搭建方便。這樣可以大大簡化系統(tǒng)結構，降低材料的成本。提高系統(tǒng)的先進性和可靠性，能實現(xiàn)控制器的系統(tǒng)編程。采用這種器件開發(fā)數(shù)字系統(tǒng)其升級與改進極為方便。原因有以下幾點：一 由于現(xiàn)在單片機技術普及，加上用單片機實現(xiàn)起來方便也很簡單，所以我決定使用單片機來驅動整個電路的運行。二 單片機的運行都是要有晶振驅動的，有的單片機是內(nèi)部晶振驅動單片機，有的單片機是外部設計含有晶振的驅動單片機的運行。所以要設計一個驅動電路去驅動單片機。三 余姚往單片機中下載編好的程序，一是用在線下載，而是用下載器下載到單片機中。在沒有下載器的情況下，使用在線下載很方便。 我選用的是AT89S51型

7、號單片機，以下是對它的詳細介紹2·2主要元器件的介紹AT89S51芯片簡介AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS -51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。    AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Byt

8、es Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個 全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。         AT89S51引腳圖 此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQF

9、P和PLCC等三 種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。  主要功能特性：  · 兼容MCS-51指令系統(tǒng)        · 4k可反復擦寫(>1000次）ISP Flash ROM  · 32個雙向I/O口        · 4.5-5.5V工作電壓  · 2個16位可編程定時/計數(shù)器       · 時鐘頻率0-33MHz 

10、; · 全雙工UART串行中斷口線        · 128x8bit內(nèi)部RAM  · 2個外部中斷源        · 低功耗空閑和省電模式  · 中斷喚醒省電模式        · 3級加密位  · 看門狗（WDT）電路        · 軟件設置空閑和省電功能  

11、· 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程        · 雙數(shù)據(jù)寄存器指針AT89S51 為 ATMEL 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其內(nèi) 部程序代碼容量為 4KB、AT89S51 主要功能列舉如下： 主要功能列舉如下： （ 一） 、 1、為一般控制應用的 8 位單芯片 2、晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 3、內(nèi)部程式存儲器（ROM）為 4KB 4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 128B 5、外部程序存儲器可擴充至 64KB 6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB 7、32 條雙向輸入輸出線，且每條均

12、可以單獨做 I/O 的控制 8、5 個中斷向量源 9、2 組獨立的 16 位定時器 10、1 個全多工串行通信端口 11、8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能 12、單芯片提供位邏輯運算指令、AT89S51 各引腳功能介紹： 各引腳功能介紹： （ 二） 、 VCC： AT89S51 電源正端輸入，接+5V。 VSS： 電源地端。 XTAL1： 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入 端。 XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一 般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動 作了，此外可以在兩引腳與地之間加入 一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定

13、， 避免噪聲干擾而死機。 RESET： AT89S51 的重置引腳，高電平動作， 當要對晶片重置時，只要對此引腳電平 提升至高電平并保持兩個機器周期以上 的時間，AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的 各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之AT89S51內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 EA/Vpp： "EA"為英文"External Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平 動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032

14、中，EA 引腳必須接低電平，因 為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成 高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引腳來 輸入 21V 的燒錄高壓（Vpp） 。 ALE/PROG： ALE 是英文"Address Latch Enable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。 AT89S51 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373） ，將端口 0 的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為 AT89S51 是以多工的方式送出地址 及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)

15、工作頻率的 1/6，因此 可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳 會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。 PSEN： 此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當 8051 被設成 ，會送出此信號以便取得程序代碼，通 為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0） 常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。AT89S51 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟 用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起 而共用 64K 的定址范圍。 PORT0（P0.0P0.7） ： 端口

16、0 是一個 8 位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個 位，P0.0 表示位 0，P0.1 表示位 1，依此類推。其他三個 I/O 端口（P1、P2、P3） 則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0 在當做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負載。如果當 EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存 儲器） ，P0 就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7） 。設 計者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0A7，再配合端口 2 所送出的 A8A15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲器

17、 空間。 PORT2（P2.0P2.7） ： 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負載，若將端口 2 的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使 用。P2 除了當做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴充外接程序存儲器或 數(shù)據(jù)存儲器時， 也提供地址總線的高字節(jié) A8A15， 這個時候 P2 便不能當做 I/O 來使用了。 PORT1（P1.0P1.7） ： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口， 其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)

18、據(jù)。 如果是使用 8052 或是 8032 的話，P1.0 又當做定時器 2 的外部脈沖輸入腳，而 P1.1 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT3（P3.0P3.7） ： 端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載， 同時還多工具有其他的額外特殊功能， 包括串行通信、 外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或寫入控制等功能。 其引腳分配如下： P3.0：RXD，串行通信輸入。 P3.1：TXD，串行通信輸出。 P3.2：INT0，外部中斷 0 輸入。 P3.3：INT1，外部中斷 1 輸入。 P3.4

19、：T0，計時計數(shù)器 0 輸入。 P3.5：T1，計時計數(shù)器 1 輸入。 P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。2·3 方案規(guī)劃及設計（具體設計）系統(tǒng)設計框架圖方案確定（單片機）PROTEUS軟件仿真測試KELL軟件編程元器件選擇與電路板焊接調(diào)試與解決問題框架圖 2·4硬件電路設計及工作原理該系統(tǒng)硬件主要包括以下三大模塊：邏輯開關控制器、AT89S51單片機系統(tǒng)、LED燈陣等組成，從而形成了信號識別電路、控制器以及發(fā)光電路三個模塊。其中單片機系統(tǒng)（微控制器）作為中央處理單元，根據(jù)邏輯開關控制器檢測到駕駛員所執(zhí)行開關控制信號，獲得

20、的相應信號進行傳輸使單片機系統(tǒng)收到指令，進而使LED燈陣發(fā)出相應的指示。系統(tǒng)總體設計方案如圖1所示。圖1系統(tǒng)總體設計其中：1）邏輯開關控制器由四個開關組成，分別是左轉彎控制、右轉彎控制、腳踩制動器·停車等。2）單片機系統(tǒng)是40個引腳的AT89S51芯片，其中所用到的引腳有19個。3）燈陣自左向右分別為L3L2L1R1R2R3,其中燈陣R1R2R3代表右側3個指示燈，L1L2L3代表左側的3個指示燈。本次設計的汽車尾燈控系統(tǒng)中的控制功能包括左轉彎控制·右轉彎控制·停車·腳圖2系統(tǒng)電路踩制動等，主要為了模擬實際汽車尾燈控制電路，進而達到可靠性高、實用性好和普

21、遍性強等特點，所研究方案的硬件電路簡單，可以廣泛應用在各種機動車輛上。系統(tǒng)電路圖如圖2所示。該系統(tǒng)的工作原理是：用6只小燈泡模擬6只汽車尾燈，左側3只，右側3只。用4個開關分別模擬腳踏制動器，停車信號，左轉彎控制和右轉彎控制。汽車在轉彎時，單片機收到信號并進行處理，該側的3只尾燈按下列狀態(tài)周期性的亮與暗。000à100à110à111à000à在無制動時，如果駕駛員不慎將兩個轉向開關都接通，則兩側的尾燈都作同樣的周期性亮暗變化。在制動時，若轉彎開關未合上（或錯誤的將兩個轉彎開關都合上），所有的6只尾燈均亮。停車時，6只尾燈按脈沖頻率閃亮。（注：

22、D1D2D3分別L1L2L3,D4D5D6分別為R1R2R3）。2·5軟件設計C語言程序#include<reg51.h>void delay(unsigned int z) 延時程序，for循環(huán)一直減到0unsigned int x;unsigned char y;for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);void keyscan() 鍵盤掃描程序，先判斷按鍵按下去沒有，哪個按下去了，然后根據(jù)那個按鍵按下去的情況，進行算法分析和計算，通過給與LED的管腳賦值高低電平來控制等亮滅情況unsigned char temp,temp1,t

23、emp2,i.temp3;temp1=P1;temp1= temp1&0x07;if(temp1!=0x07)delay(10);temp2=P1;temp2= temp2&0x07;if(temp1!= temp2)switch(temp1)case 0x06; /右轉向燈temp=0xfe;for(i=1;i<=3;i+)delay(1000);P2=temp;temp = temp i;If（temp=0xf8）temp=0xfe;If(i=3)i=0;temp3=P1;temp3=temp3&0x07;if(temp3=0x07)P2=0xff;i=4;i

24、f(i=5)break;case 0x05; temp=0xdf; for(i=1;i<=3;i+) delay(1000); P2=temp;temp=temp+(16/i);if(temp=0xfc)temp=0xdf;if(i=3)i=0;temp3=P1;temp3=temp3&0x07;if(temp3=0x07)P2=0xff;i=4;if(i=5)break;case 0x03; /剎車P2=0xc0;delay(1000);P2=0xff;delay(1000);temp3=P1;temp3=temp3&0x07;if(temp3=0x07)breakde

25、fault；P2=0xff;break;void maid() 先初始化，P2腳全為高電平，while（1）無限 循環(huán)，開始一直進行鍵盤掃描P2=0xff;while(1)keyscan();2·5·1仿真（1）規(guī)律顯示圖根據(jù)以上要求，要實現(xiàn)左轉彎依次三個顯示燈循環(huán)亮滅，如圖3·3所示，要實現(xiàn)右轉彎依次三個顯示燈循環(huán)亮滅，如圖3·2所示。（1）仿真使用軟件簡介Proteus軟件是英國Labcenter electronics 公司出版的EDA工具軟件.它不僅具有其 它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單 片機及外圍器件.它是目前最好的仿真單 片機及外圍器

26、件的工具.雖然目前國內(nèi)推 廣剛起步,但已受到單片機愛好者,從事 單片機教學的教師,致力于單片機開發(fā)應 用的科技工作者的青睞.功能特點Proteus軟件具有其它EDA工具軟件(例: Proteus軟件具有其它EDA工具軟件(例: multisim)的功能.這些功能是: multisim)的功能.這些功能是: (1)原理布圖 (2)PCB自動或人工布線 PCB自動或人工布線 (3)SPICE電路仿真 SPICE電路仿真（2）仿真效果如下圖所示三·結束語本文設計的汽車尾燈控制系統(tǒng)，可以減少交通事故隱患和提高尾燈電路的使用壽命。系統(tǒng)設計方法通過實驗仿真和調(diào)試證明了可行性。將軟件系統(tǒng)與硬件電路

27、結合調(diào)試，實現(xiàn)了左轉、右轉、剎車及腳踩制動四種常用的汽車尾燈狀態(tài)。該尾燈控制系統(tǒng)結構簡單，可靠性高，操作方便，成本低，可廣泛應用于常用機動。通過這次汽車尾燈控制電路的設計，使我學了不少知識。汽車尾燈是汽車的重要部件之一，它在交通中扮演著重要的角色。這次設計的是簡易汽車尾燈，實現(xiàn)較簡單的邏輯功能。重點是通過本次設計的過程，了解和掌握邏輯電路的設計和分析。 通過這次課程設計，學會了AT89S51單片機中程序的流程；學會如何通過對其內(nèi)部進行操作，來控制LED的循環(huán)呢點亮。并且在這個畢業(yè)設計中學會這款單片機的驅動電路的設計。通過這個設計加強了我思考和解決問題的能力，現(xiàn)在設計已經(jīng)做好了，自己感覺還是比較好的，雖然時間不是很充裕。做課程設計的時候，查閱了一些資料，增強了自己對知識的理解，很多以前不是很懂的問題現(xiàn)在都一一解決；在這些過程中常常感覺力不從心，從開始做課程設計那天起，腦中天天想著同樣的問題，怎樣將電路弄得更簡單些，怎么樣別人更容易看懂，但似乎時間過得真的很快，我用了好幾天才把它完全弄好，完成后，心理有一種說不出的高興。 在課程設計期間，雖然要找工作，但我也安排了一些時間上網(wǎng)到圖書館找資料，雪心相關的理論知識，雖然有些辛但也是值得的苦，。設計中基本實現(xiàn)了汽車在運行時