汽车尾灯控制电路

福 建 师 范 大 学 应 用 科 技 学 院学 生 论 文论文题目： 汽车尾灯控制电路 指导教师： 廖晓东 学 号： 120352010052 姓 名： 林东 年 级： 2010级 专 业： 电子信息工程 2014 年 4 月 8 日汽车尾灯控制电路福建师范大学应用科技学院 电子信息工程专业120352010052 林东 指导老师 廖晓东 【摘要】本次毕业设计主要的方向是为了机动车在交通行驶的过程中减少交通的意外事故的发生。机动车辆的尾灯电路的使用而设计的。本次设计由于制作的条件有限，而且为了使电路的功能操作简单，效果更加的明显，本人利用单片机AT89C52的芯片，用来制作汽车尾灯进行智能控制的核心部件。其中用到了6个LED灯，其显示的状态，用来表示汽车尾灯的状态。其尾灯状态的转换用5个独立的按键开关来控制。本次的设计综合运用了C语言编程、单片机基础、电路设计与软件仿真等专业知识。在实际应用中，有各种各样的方法来设计汽车尾灯控制电路，在本次设计中，综合考虑各方面的因素，最终决定采用52单片机为核心来设计电路。【关键词】AT89C52单片机；发光二极管；C语言Automobile tail light control circuitScience and Technology Practising College Fujian Normal UniversityElectronic Information Engineering 120352010052 Lin Dong Tutor: Liao Xiao DongAbstract The graduation design main direction is to reduce accidents occurred in motor vehicle traffic in the process of traffic. The design of vehicle taillights using a circuit. The design of the production conditions, and in order to make the function of the circuit is simple, the effect more obvious, I am using the AT89C52 single chip, used in making automobile taillights are core components of the intelligent control. The 6 LED lamps, the display state, used to indicate the state of automobile taillight. Converting the tail state by 5 independent switches to control. The design of the integrated use of the C language programming, microcontroller, the circuit design and simulation software and other professional knowledge. In practical applications, there are a variety of methods to design the car taillights control circuit, in this design, comprehensive consideration of various factors, the final decision to use the 52 single-chip microcomputer as the core to design the circuit.Key Words AT89C52 single chip microcomputer; light-emitting diodes; c language目 录1概述41.1设计背景41.2设计目的51.3设计要求52电路中硬件部分的设计52.1硬件设计系统框图62.2系统功能62.3AT89C52介绍72.4电路各模块介绍92.4.1时钟电路92.4.2复位电路92.4.3电源电路92.4.4按键控制电路102.4.5 LED显示模块103软件设计部分113.1 keil uvision4 集成开发环境介绍113.2系统主程序流程图123.3程序实现的功能134 Proteus仿真134.1 Proteus软件简介134.2 Proteus软件仿真145 硬件组与装调试185.1制作所需的元器件的选择185.2电路板制作185.3软件设计与调试过程中出现的问题195.4作品实物调试图展示206总结207致谢21参考文献21附录1 系统原理图22附录2 主要代码221概述1.1设计背景现实生活中，由于人们的物质水平的提高。有车一族越来越多，汽车已经成为人们必不可少的出行工具。虽然汽车数量的增加促使了方便出行，但是交通事故的发生也越来越频繁。据统计，大量事故的发生大部分都是在于道路的转弯处或者前方汽车突然刹车，而后面的车辆离太近造成追尾等情况，所以汽车在行驶的过程中进行转弯、起步、刹车、倒车、超车等一系列操作时需要打开相应的指示灯来表示汽车的行进状态，来示意周围车辆以及附近的行人注意，避免发生意外事故。所以汽车尾灯控制系统的安全、可靠对于预防交通事故的发生起到了很大的作用。汽车用灯分为两大类。一类是包含汽车内部灯，它们都由仪表板显示灯、音响指示灯和阅读灯灯组成；另一类是属于外部灯，其中包括了刹车灯、倒车灯、左右方向灯和车头的远、近光灯等组成。汽车刚发展时使用的白炽灯，其由于白炽灯不耐震动撞击，灯丝容易易损坏而且寿命短等原因，所以需要经常更换。而现在的汽车一般都使用LED灯。LED不仅响应速度快, 而且不易损坏的优点。使其在发达国家中，汽车用灯一般都是由LED灯来组成的。其已经成为了汽车用灯的标准部件件。1.2设计目的汽车尾灯已经是机动车车辆不可缺少的一个重要部件。一般汽车尾灯其显示的功能都有刹车灯、倒车灯、转向灯和危险警示灯等功能组成。汽车尾灯的作用是：为后方车辆起到提示作用，让来车能够清楚的知道前车所做动作的内容，从而及早的做出正确的反应。汽车尾灯地位，跟人的语言地位是一个相同的地位。对汽车安全行驶肩负着重要使命，汽车信号灯系统的设计一直是汽车电路设计的一个重要重要组成部分，所以也突出了此次设计的重要意义。1.3设计要求具体指标与要求： 利用LED的亮暗两个状态来表示汽车尾灯的状态，按键开关作为信号的控制。按键选择左转向灯的时候，相应左转向灯做周期流水灯亮、暗的状态的运动。选择右转向灯的时候，相应的右转向灯做周期流水灯亮、暗运动。刹车时相应的二极管亮。停车时相应的警示灯周期亮、暗。在硬件设计方面，要尽量做到简单方便、便于操作、易于实现，使系统电路尽量简化。在软件设计仿真方面，思路要清晰，要做到程序简单，调试方便。2电路中硬件部分的设计2.1硬件设计系统框图 此次设计中，电路系统框图如图2-1所示。其中有电源电路、震荡电路、复位电路、LED灯显示电路、按键控制等这6个模块组成的。此电路需要提供+5V的电源，其中独立按键的作用是调节尾灯的状态。图2-1系统框图2.2系统功能本系统主要实现了模拟汽车行驶状态中汽车尾灯控制的状态，并用6个LED灯的组合式亮灭来表示汽车右转、左转、危险警示、刹车同时，此次总共设计了5个独立按键。如图2-2所示按键功能介绍：图2-2系统功能2.3AT89C52介绍图2-3 AT89C52单片机（1）AT89S52单片机的主要特性包括：AT89C52是一个包含4KBROM（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压，高性能的CMOS 8位的微控制器，通常称之为单片机。AT89C52它具有的功能有8K的可以反复的擦写（其次数大于1000次）的flash程序存储器跟256x8bit的随机存取的数据存储器RAM。有32位的I/0口线，3个16位的计数器|定时器。还有6个中断源，全双工的串行口，具有片内振荡器跟时钟电路。此芯片是基于ATMEL的高密度非易失存储器的制造技术制造的。它具有兼容MCS51指令集和其输出的管脚。此芯片是ATMEL中的一种高效的微控制器。它将多功能的8位CPU跟闪烁存储器两个组合在了一个芯片当中。AT89C52这块单片机，在很多嵌入式的系统中得到了广泛的应用，其原因是因为其价格低廉、效率高的特性1。（2）AT89C52单片机引脚功能：VCC：供电电压，接+5V电源。GND：接地端。RST：复位输入。当振荡器开始其工作，需要确保RST脚会出现两个或两个以上的机器周期的高电平时间，才能够使单片机复位。ALE/PROG：在访问单片机的外部程序存储器或者单片机外部的数据存储器时，其地址锁存允许输出的电平，而用在锁存地址的低8位字节上。在必要的情况下，其可以通过对特殊功能的寄存器区当中，8EH的单元的D0个位置位上，可以禁止ALE的操作。PSEN：在单片机外的程序存储器选通信号。外部程序存储器在取指令的期间，每个机器周期中的两次PSEN都会有效。在这个期间，在访问片外数据存储器时，将会跳过两次PSEN信号。EA/VPP：片内片外程序存储器中信号的选择。当EA的电平为低电平时，则其访问的对象是外部程序存储器，当EA的电平为高电平时，其访问的是内部程序存储器。XTAL1：振荡器电路跟内部时钟工作电路的输入。XTAL2：振荡反相放大器的输出管脚。（3）输入/输出（I/O）引脚：P0口：P0端的端口是8位漏极开路的双向I口。当他作为输出端口来用时，每个管脚都可以吸收8个来自TTL门的电流。当P0端端口的管脚接高电平“1”时，其将被定义为高阻输入。P0端能够用于外部程序数据存储器，而且它能被定义成为数据/地址低八位。在FLASH编程时，P0端端口作为原码的输入口，当FLASH要进行校验时，P0端端口输出原码，此时P0端必须要接上上拉电阻2。P1口：P1端端口是一个已经自带内置上拉电阻的8位双向I/O口，P1端端口的缓冲器能够吸收或者输出4个TTL门的电流。当P1端端口的管脚电平为高电平“1”时，其通过内部的上拉电阻可以将P1端的端口的电位拉到高电平，当为这个状态的时候可以用作输入口。P1端的端口口点位如果被外部电路下拉为低电平时，P1端口将会输出电流。P2口：P2端端口其内部自带有一个内置上拉电阻的8位双向，P2端端口缓冲器会吸收4个来自TTL门的电流，对P2端端口为高电平“1”时，其通过了内部的上拉电阻可以将P2端端口的电位进行拉高，这个时候它可以作为一个输入端口来使用。P3口：P3端端口的管脚是8位双向I/O口，其内部自带有上拉电阻，P3端端口可以吸收或输出4个来自TTL门的电流。当P3端端口为高电平“1”时，内部的上拉电阻会将其上拉为高电平，而且此时是可以作为输入端口来用。当P3端端空作为输入端口时，因为被外部影响下拉至低电平时，P3端端口将使用上拉电阻输出电流。P3端端口除了能够作为通用的I/O口使用之外，它还有第二功能复用口，P3端引脚的第二功能的定义如表2-1所示：表2-1 P3引脚复用功能 2.4电路各模块介绍2.4.1时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而CPU时序研究的是执行指令中个信号之间的相互关系，它指明单片机内部机内部与外部相互联系所遵守的规律3。内部时钟方式如图2-4-1所示，利用芯片内部与的方向前和电阻组成的振荡电力路，在XTAL1和XTAL2引脚上跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自己振荡器，形成单片机的时钟电路，电容C1、C2的主要朱勇是帮助振荡器起振，起值的大小对振荡器频率有微调作用，典型值为C1=C2=30pF3。图2-4内部时钟方式2.4.2复位电路此次设计单片机的复位电路，本人是采用上电自动复位电路。如图2-4-2所示。这是利用电容的特性：电容两端电压不能突变特性。在电路开始通电瞬间，故RST端的电位跟VCC电位相同。随后电容（C）通过电阻（R）进行充电，之后又随着充电趋于平稳，使RST端电位也逐渐的下降。最后保证RST端口处的电平为高电平的时间，要大于两个机器周期，其就能正常复位。图2-5上电自动复位电路2.4.3电源电路 电源电路的结构如下，如图2-6所示：图2-6电源电路2.4.4按键控制电路完成尾灯控制系统的所有操作一共需要5个按键。如图2-7。其功能就是控制尾灯的工作。如左、右转向灯、刹车灯、应急警示灯和复位功能。图2-7按键控制电路2.4.5 LED显示模块汽车尾灯的功能显示，这里我采用LED灯的状态来作为尾灯状态。LED的优点有：节能、环保、光效好而且使用寿命长等优点。现在的LED灯已经广泛的应用在各种的照明灯、显示器、指示灯以及城市的夜景等领域。现在社会的大背景大主题就是：节能，环保，低碳，所以尾灯使用LED正符合社会发展的趋势4。图2-8 LED显示模块3软件设计部分3.1 keil uvision4 集成开发环境介绍keil uvision4软件是KEIL公司的产品。KEIL公司是一家业界领先的微控制器(MCU)软件开发工具的独立供应商。KEIL C51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境，同时保留了汇编代码高效，快速的特点。C5l编译器的功能不断增强，使用户可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到keil uvision4的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。keil uvision4可为它们提供单一而灵活的开发环境5。该软件的界面如下：图3-1软件界面keil uvision4软件的使用步骤：1、 新建源文件。点击“文件-新建”,在新的文本处编写源程序。2、 建立工程文件点击“工程-新建工程 ”菜单，并给将要创建的工程命名文件名（文件名后不需要加扩展名），然后点击“保存”，此时出现新的对话窗口，选择目标CPU。Keil支持的CPU种类有很多，我们要选择的是Atmel公司的AT89C52芯片，按“确定”。3、 在建完的工程后，就在工程里添加之前编辑的源程序。对工程进行设置，这里我们主要设置的是CPU的晶振频率12M。在设置的 OutPut 页面，选Creat Hex file可生成可执行的代码文件。由于要做的是硬件实验，所以该项要选中。4、 进行编译与调试，最后连接电路。3.2系统主程序流程图开始上电自动复位扫描按键是否按下 NYK5=0K4=0K3=0K2=0K1=0 发光二级管D1、D2、D3、D4、D5、D6全暗 复位按键 发光二级管D3、D4周期亮、暗危险警示灯 发光二级管D1、D6常亮 刹车灯 发光二级管D5周期亮、暗 右转灯发光二极管D2周期亮、暗左转灯 结束图3-2主程序流程图3.3程序实现的功能使用6只LED灯，分别为D1D6a.D1、D2、D3表示左转，以流水灯的形式显示。B.D、D5、D6表示右转，以流水灯的形式显示。c.刹车时，D1至D6常亮。d.危险警告信号，D1至D6同时同时连续闪烁。e.当按下k5时，六盏发光二极管全灭，恢复起始状态。4 Proteus仿真4.1 Proteus软件简介 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐6。 Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器6。功能介绍（1）智能原理图设计a.Proteus有丰富的器件库：其中有超过27000种元器件，有30多个元件库，可方便地创建新元件；b.Proteus具有智能的器件搜索：可以使用模糊搜索，从而快速的进行定位所需要的器件；c.Proteus智能化的连线功能：其自动连线功能，使在导线的连接方面变得简单快捷缩短绘图时间；d.Proteus可以输出高质量图纸：它的个性化设置，可以生成印刷质量相对较好的BMP图纸，可以提供给多种文档使用。（2）完善的电路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工业标准的SPICE3F5。其中的仿真器件超过27000个。具有丰富的虚拟仪器：13种的虚拟仪器，其面板操作更加的逼真。具有生动的仿真显示：可以用色点来显示引脚的数字电平的状态，导线可以以不同颜色表示其不同的对地电压的大小，可以结合动态的器件来使用，可以使仿真效果更加的直观生动。还有高级图形仿真功能：基于图标的分析，可以精确分析电路的多项指标，包括电路的工作点失真和傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性的分析。（3）单片机协同仿真功能 Proteus可支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还会继续增加；（4）Proteus可支持通用外设模型：例如字符LCD模块、键盘/按键、LED点阵模块、LED七段显示的模块及电子温度计等等。（5）Proteus的实时仿真：它能支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；（6）Proteus的编译及调试：支持汇编语言编译与源码级仿真等。内部自带有8051、AVR及PIC的汇编编译器，它也能与其他的第三方集成编译环境结合，进行仿真与调试；4.2 Proteus软件仿真（1）启动仿真，通电瞬间LED灯复位，状态为全暗。图4-1 初始状态图（2）按下k1按钮，D1、D2、D3周期亮、暗。即左转灯开始工作。图4-2 左转灯启动（3） 当按下k2时，D4、D5、D6周期亮、暗，即右转灯工作。图4-3 右转灯启动（4） 当按下k3按键时，D1到D6同时亮起，即工作在刹车状态图4-4 刹车灯启动（5）当按下k4按键时，D3、D4周期亮、暗，即警示灯启动。图4-5 警示灯启动（6）当按下k6按键时，所有二极管都暗掉，即复位状态。图4-6 复位启动5 硬件组与装调试5.1制作所需的元器件的选择在本次设计中，用到的元器件有：单片机AT89C52、LED灯、电阻、电容、12M晶振、插针、按键和导线。 a.电阻的选择电阻的种类有很多，各种类型都有其合适的使用场合。在电路中选择适合的电阻是及其重要。而在此电路中，电阻是用作限流保护作用，所以选用1k电阻。 b.电容的选择最常用的电容都有：电解电容和陶瓷电容等。在硬件设计中，我们用到了电解电容与两个瓷介电容两个，其中点解电容作为充放电的作用。两个30pF的瓷介电容其作用是帮助起振。 c.led的选择为了能让LED灯亮度达到较大，而且效果比较明显，我们选用3mm的LED灯。5.2电路板制作（1）由于没有具备制作PCB板的条件，所以在制作电路板的时候，本人选择采用万用板来制作电路板。（2）在画原理图的过程中，由于没有考虑到放置按键与发光二级管的问题，所以导致了焊板是不能整齐的焊在电路板上，但是经过多次修改之后的能够整齐的在万用板上连接起来。（3）在使用万用板来制作之前，由于没有仔细的研究其布局排版，其后果就是导致我重新布局。（4）由于是使用万用板来制作，所以在焊接时也有出现很多的问题,首先铜板就必须清洁表面防止被氧化，其次是需要适量的焊锡与松香来作为焊剂，最后是焊件要加热到适当的温度，其过程不能太久，也不能太快。太久容易把铜片给弄脱落，太早的话容易使其虚焊，导致电路断路。在焊接过程中，由于电烙铁的烙铁头容易被氧化，所以在焊接过程当中需要经常的清洁烙铁头。在焊接的过程中并不是很顺利，不过没有因此放弃焊接，之后就顺利的完成了焊接的工作。（5）焊完电路后先不要上电，应该要用万用表测其电路是否正常。由于在电路板焊接过程中，容易虚焊和短接，会使其电路导致断路与短路。如果直接上电，元器件与电源容易损坏。所以在完成焊接后要先用万用表来检查电路是否存在短路和断路现象，如果没有再连接电源进行调试。5.3软件设计与调试过程中遇到的问题（1）在编写程序中，由于本人不够细心，在细节上出现了很多的小问题，比如在程序中标点符号的格式用了中文的格式，其结果就是导致程序出错，或者是在程序的末尾忘记加括号等的一下细节的问题，后面在编译检查的过程当中修正了过来。（2）在程序下载到单片机中的时候，由于使用错的串口驱动，导致程序无法载入单片机中来。之后换了驱动，把程序加载入到单片机后，上电调试之后，发现二极管都亮着，按键无法正常使用，之后检查后，发现原来单片机的VCC忘了接。在首次编写程序时，由于电力路的复位模块是使用上电复位，之后发现不过方便，所以在原先的基础上加入了新的按钮来充当按键复位。5.4作品实物调试图展示图5-1警示灯启动6总结时光匆匆，随着临近的毕业，短短的半个学期的毕业设计也接近了尾声。回首整个毕业设计的过程，其中的艰辛与收获，都是历历在目。由于此次设计的课题，涉及到了许多的方面，有些都不在所学的课程之内，所以在做设计的一开始，就到图书馆中借了许多与该设计相关的书本，同时也在网络上查找了许多相关的资料与一些视频教程，用来了解相关技术上的知识。由于很多知识点都没怎么接触，所以很多的时候都要靠自学。但在自学的过程中，容易碰到一些不理解的问题无法很好的理解与解决，所以在自学过程中也走了些许弯路。不过通过认真的专研与频繁的找同学解答，最终这些难题都一一的得到了解决。在完成了这个设计之后，我发现我这个汽车尾灯系统仍然还存在有很多不足，如硬件设计的排版不够整齐、软件设计不够详细与周密等问题。不过经过后期的一些改善，基本上都得到解决，电路也能够正常的工作。虽然由于这次条件的限制，汽车尾灯的设计也是相对比较简单的，但是真正的从中思考每个设计的环节，我也从中掌握了一些小技巧，其中自身的细心与耐心是必不可少的。 现在想想所做的一切都是值得的，正应了那句老话“付出有多少，收获的喜悦就有多少”，在不断的学习与实践的过程中，失败纵然会使人懊恼，但是失败之后的成功，使我体会到了那种苦尽甘来与收获的满足感、成就感，并且认识到了只有经历了这样的一个过程，对所学知识才能有更深的掌握与体会，记忆才会更加的深刻。这次设计主要涉及到的知识点有，单片机，程序编程语言，以及设计电路等知识。这些知识，虽然是以前有学过的知识，但是在实际的应用中却少之又少。通过本次设计，让我深刻的认识到，在校所学的知识的重要性，它并非是脱离实际的，而是对一些具体事物的一个抽象和提炼，只要熟练的掌握好学校所学的知识，只需要花很少的时间，就能够在具体的项目中游刃有余。在整个设计的过程中，我不断的复习以前所学的知识，学习新的技术，并将其结合实际应用与实践当中，经过整整半年的努力，终于完成了本次设计，不仅实现任务书中所要求的功能，而且还对其进行了简化。在其功能不变的情况下，不仅降低了成本，而且更加的实用。7致谢 这次毕业设计能够顺利的完成，我要感谢我的指导老师。从刚开始的论文选题、研究、撰写到定稿，都得到廖老师的细心的指导。廖老师不仅待人亲切，为人谦虚，而且对学生关怀备至，鼓励学生学以致用，在实践中发现问题，并解决问题。其次要感谢的就是我的同学，是他们提供给我相关的资料与器材，让我才能成功地完成焊接电路板。 在论文完成之际，我还要感谢在大学四年给予我一些关心和帮助的所有的老师，感谢他们几年来不辞辛苦的对我们孜孜不倦的教诲以及对我们每个同学的学习和工作上的热心帮助，让我们在学业上长足进步的同时还能体会到人生的价值与意义的所在。 最后，谨向百忙之中审阅论文的老师表示由衷的谢意！参考文献1 江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选M.北京：清华大学出版社，2008，212-405. 2 李广弟，朱月琴，王秀山.单片机基础M.北京：航空航天大学出版社,2005,3（10）：10-13.3 徐煜明，C51单片机及应用系统设计M.北京：电子工业出版社，2009,23-24.4 周志敏，周记海，记爱华.LED驱动电路设计与应用M.北京：人民邮电出版社，2006,3-10.5 王建校，51系列单片机原理及C语言程序设计M.北京：科学出版社,2002，40-45.6 周润景. 张丽娜. 基PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真M.北京：航空航天大学出版社, 2006 .7 许艳英，包宋建.基于单片机的汽车车灯控制器的设计J. 数字技术与应用，2012,02.附录1 系统原理图图附录1-1 汽车尾灯控制系统原理图附录2 主