【JL070】基于单片机的汽车灯控系统模拟设计
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【JL070】基于单片机的汽车灯控系统模拟设计,jl070,基于,单片机,汽车灯,系统,模拟,摹拟,设计
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西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 本科毕业设计论文 题 目 基于单片机的汽车灯控系统模拟设计 专业名称 自动化 学生姓名 张文航 指导教师 李雪霞 毕业时间 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 I 毕业 任务书 一、题目： 基于单片机的汽车灯控系统模拟设计 二、指导思想和目的要求： 通过毕业设计，使学生对所学电子工艺 、电路基础知识、模电、数电、等电子基础课程的基本知识加深理解，掌握单片机的基本指令及基本结构，并将其与实际工程应用紧密结合起来，培养创新意识，增强分析问题解决问题能力，为尽快进入社会角色，熟悉相关开发工作流程、项目小组组成、分工、合作方式方法等。增强团队合作意识，提高基本工作技能，为即将踏入社会奠定理论和实践基础。 内容：汽车在行驶时，有左转弯、右转弯、刹车、警示等操作。左转弯时，应使左头灯、左尾灯、仪表板左转指示灯闪烁。右转弯时，应使右头灯、右尾灯、仪表板右转指示灯闪烁。刹车时，左右两个尾灯亮。警示时，头 灯、尾灯、仪表板指示灯等 6个灯全闪烁。 (1)设计思路：运用所学单片机知识，运用其 I/以发光管、蜂鸣器、按键等外部设备做为相应的模拟部件。 (2)步骤： l、了解汽车灯控系统的工作原理及要求。 2、设计单片机工作的基本电路，如：晶振电路、复位电路。 3、根据系统设计要求选择发光二极管、蜂鸣器、按键等模拟部件。 4、设计系统基本电路。 5、绘制 6、联机进行系统仿真调试。 设计 论文 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 、进度与要求： 1第一周第一周 收集 汽车电子 相关资 料。 2第二周第三周 用 3第四周第六周 编写系统各功能模块控制程序。 4第七周第十周 联机进行系统调试。 5. 第十一周第十二周 整理并组织论文。 6第十三周第十四周 完成修改稿，定稿，打印，交评阅。 7第十五周第十六周 评阅与答辩 学生 张文航 指导教师 李雪霞 系主任 史仪凯 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 要 随着单片机的日益发展，其应用也越来越广泛，通过对 “汽车 灯 控制系统 ”设计，可以对单片机的知识得到巩固和扩展。 在生活的环境中，自动控制要求中都会有单片机的控制的一部分；从简单到复杂，凡是能想象到的地方几乎都有使用单片机的需求。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，能够提高劳动效率、减轻劳动强度，提升产品质量，改善劳动环境。 单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于线的汽车发动机智能电子控制器、 航系统、 抱死系统、制动系统、胎压检测等。单片机在工商、金融、科研、教育、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用 途。近年来开始在汽车前照灯上逐步广泛应用的一种新型光源，同传统卤素灯相比，具有环保节能、使用寿命长、反应速度快等特点。汽车前照灯使用的 成为各个汽车灯具研发机构努力开发的目标，是未来汽车照明领域的重大发展方向之一。 本课程内容是设计一个单片机控制系统，在汽车进行左转弯、右转弯、 近光灯、远光灯、 刹车、合紧急 （报警） 开关等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。本设计主要是对单片机的并行输入 /输出口电路的应用，通过 I/O 口控制发光二极管的亮灭闪烁，加上一些复位电路按键电路 晶振模块、灯光模块来模拟汽车 尾灯的功能 。 关键字： 单片机， ，汽车灯控系统 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 of be In a of of to is to to in is as AN in in a to is of in of is to a a to of is a / O of to 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 V 目 录 摘 要 一章 绪 论 7 题意义 7 景 7 计内容 8 第二章 系统硬件设计 9 总体硬件方案 9 9 9 10 11 各功能模块原理 11 11 15 16 16 18 第三章 系统软件设计 19 序流程总图 19 20 21 22 23 24 警）流程图 25 程软件 25 序 28 第四章 仿真结果 31 模块仿真 31 光灯仿真图 31 32 33 34 35 警）仿真图 36 真工具 绍 36 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 题及解决 38 参考文献 40 致 谢 41 毕业设计小结 42 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 7 第一章 绪 论 题意义 随着单片机的日益发展，其应用也越来越广泛，利用单片机控制汽车信号灯可以对单片机的知识得到巩固和扩展。本课程内容是设计一个单片机控制系统，在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。通过所学知识进行软硬件设计，提高各方面技能，巩固对理论知识的掌握，把理论知识应用到实际中，使生活更方便、安全。现在虽然单片机的应用很普遍，但仍有许多项目未实现，所以单片机的发展有很大的空间。 景 汽车作为现代最重要的交通工具之一 ,在当今社会得到了飞速的发展。在我国汽车快速的进入了普通家庭 ,已成为事实。由于汽车交通所引发的事故呈现出上升的趋势。特别是汽车在夜间行驶 ,汽车前大灯远近灯光的控制不当也会带来一些不安全的因素。 本文介绍了一种由 单片机控制 ,光敏传感器采集信号 ,继电器执行动作的夜间汽车前大灯远近灯光转换的自动控制系统。该系统安装在汽车上 ,使汽车在夜间行驶时 ,根据对头车驶近驶离的情况 ,能够自动调节前大灯远近灯光转换。该系统稳定可靠 ,成本低廉。有一定的推广和使用价值。本文中汽车转向灯设计是用单片机来实现的 ,单片机控制系统可避免传统的缺点 ,因为单片机功能强、使用灵活、可靠性高、成本低、体积小、面向控制、具有智能化功能等很多优点。转向灯使用要求 :转向控制时 ,拨打相应侧的转向开关 ,相应侧的转向灯低频闪烁 ,同时驾 驶室里相应侧 向指示灯或也以同样低的频率闪烁 ;左右两侧转向灯有故障时 ,驾驶室里 向指示灯或高频闪烁 ;汽车紧急报警时四个转向灯同时高频率闪烁 ,驾驶室里左右 向指示灯和同频率闪烁。由此看来，利用单片机控制汽车灯光系统有良好的发展前景。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 8 计内容 本系统中要求设计汽车信号灯控制系统，在驾驶汽车时有左转弯、右转弯、 近光灯、远光灯、刹车、合紧急开关六个操作；所以可以用 6个开关来模拟这几个操作，当单片机检测到相关操作后，然后判断属于那一类操作，再通过软件来驱动控制相应的信号灯闪烁。以此来实 现对汽车信号灯的控制。当合上左转弯开关后， 左前灯、左尾灯闪烁；当合上右转弯开关后，右前灯、右尾灯闪烁。合上近光灯开关，两近光灯亮。合上远光灯开关，四个远光灯亮。当刹车开关合上时，两侧尾灯闪烁；在紧急开关合上后，所有灯都闪烁。 针对上述问题，我们用 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 9 第二章 系统硬件设计 总体硬件方案 统结构图 该课设是基于单片机利用开关控制二极管亮暗来实现。是一个典型的控制系统 . 图 构示意图 器件 汽车信号灯控制硬件电路元器件如表 2 单 片 机 电源电路 指示灯模块 模块 按键模块 复位电路 晶振电路 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 10 表 2车信号灯控制硬件电路元器件表 名称 代号 数量 单片机 晶振 B 1 发光二极管 按钮 电阻 8、 0 电阻 16 6 电容 电容 单片机电源 计原理 利用单片机控 制汽车信号灯，硬件电路比较简单，并可以通过软件完成所需要的控制功能。以下是利用单片机控制的 8 个汽车信号灯，它们分别为左尾灯前灯 前等 尾灯 光灯 光灯 6 个按键 们分别是左拐弯键、右拐弯键、近光灯键、远光灯键、刹车键、紧急信号键（报警）。汽车信号灯控制功能见表 2 表 2车信号灯控制功能表 按 键 键 名 动 作 转向 左前灯 后灯 烁 车 左后灯 后灯 烁 急（报警）信号 所有灯闪烁 转向 右前灯 后灯 烁 光灯 2个 亮 光灯 4个 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 11 统总体模块图 X T A L 218X T A L 119A L E 9P 0 A D 039P 0 A D 138P 0 A D 237P 0 A D 336P 0 A D 435P 0 A D 534P 0 A D 633P 0 A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 R X T X I 12P 3 I 13P 3 T 014P 3 R . 6 / W T 115P 2 A 1 528P 2 A 821P 2 A 922P 2 A 1 023P 2 A 1 124P 2 A 1 225P 2 A 1 326P 2 A 1 427 8 9 0 n 0 n S T A 2 1 3 0 u 02 0 0 0 1 2 3 0 1 2 3S B 1R 1 1S B 4R 1 2S B 2R 1 4S B 3R 1 3左转弯右转弯刹车报警 3 0 2 1S B 06 4 5 6 1 . 7R 1 5 R 1 6近光灯远光灯 4 5 4 5 4 5 6 7，高性能的 位单片机，片内含4K 128 件采用 易失性存储技术，兼容标准 内置通用 8 位中央处理器和 储单元。其引脚图如图 3主要性能参数为：与 4速存储器； 1000 次擦写周期；全静态操作： 0级加密程序存储器； 128 X 8字节内部 32个可编程 I/2个 16位定时 /计数器； 6个中断源；可编程串行 功耗空闲和掉电模式。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 12 X T A L 218X T A L 119A L E 9P 0 A D 039P 0 A D 138P 0 A D 237P 0 A D 336P 0 A D 435P 0 A D 534P 0 A D 633P 0 A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 R X T X I 12P 3 I 13P 3 T 014P 3 R . 6 / W T 115P 2 A 1 528P 2 A 821P 2 A 922P 2 A 1 023P 2 A 1 124P 2 A 1 225P 2 A 1 326P 2 A 1 427 8 9 图 4速存储器， 128字节内部 2 个 I/O 口线，两个 16 位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时， 静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 允许时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一硬件复位。 引脚功能说明 : 源电压 位漏极开路型双向 I/即地址 /数据总路线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 方式驱动 8个 端口 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 13 写“ 1” 可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线从那时起转换地址 (低 8位 )和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电 图 部结构图 位双向 I/驱动 (吸收或输出电流 )4 个 辑门电路 1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，些时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 ， 位地址。 位双向 I/吸收或输出电流 )4 个 辑门电路 1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，些时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器 (例如执行 时， 位地址数据。在访问 8位地址的外部数据存储器 (如中断控制 片内储器 片内 时器 1 定时器 0 荡器 总线控制 I/O 接口 串行接口 2 3 外部中断 数器 输出 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 14 执行 令 )时， 线上的内容 (也即特殊功能寄存器 (中 ，在整个访问期间不改变。 程或校验时， 接收高位地址和其它控制信号。 :是一组带有内部上拉电阻的 8位双向 I/吸收或输出电流 )4 个 辑门电路。对端口写 ” 1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，些时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示： 表 2I/专用功能 行数据接收 ) 行数据发送 ) 部中断 0请求输入 ) 部中断 1请求输入 ) 0(定时器 0外部计数脉冲输入 ) 1(定时器 1外部计数脉冲输入 ) R(外部数据存储器写信号 ) D(外部数据存储器读信号 ) 位输入。当振荡器工作时， 脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 访问外部 程序存储器或数据存储器时， 址锁存许器 )。输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节 以时钟振荡频率的 1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 对 引脚还用于输入编程脉冲 (可通过对特殊功能寄存器 (中的 80位置位，可禁止 位置位后，只有一条 令 外，该引脚会被微弱拉高， 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 15 单片机执行外部程序时， 应设置 序储存允许 (出是外部程序存储器的读选通信号，当外部程序存储器取指令 (或数据 )时，每个机器周期两次 效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的 号不出现。 部访问允许。欲使 访问外部程序存储器 (地址为0000 必须保持低电平 (接地 )。需注意的是 :如果加密位 位时内部会锁存 接 ， 执行内部程序存储器中的指令。 引脚加上 +12然这必须是该器件是使用 12 键模块 根据设计的要求，本设计选用独立式键盘。其工作原理为， 单片机引脚作为输入使用，首先置“ 1”。当键没有被按下时，单片机引脚上为高电平；而当键被按下去后，引脚接地，单片机引脚上为低电平。 制左转、 制右转、制远光、 S B 1R 1 1S B 4R 1 2S B 2R 1 4S B 3R 1 3左转弯右转弯刹车报警 3 0 2 1R 1 5 R 1 6近光灯远光灯 4 5图 按键模块 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 16 示灯模块 在导通之后会发光，称之为发光二极管。与普通的灯泡一样， 着其俩端电压的增加，电流急剧增加，所以，必须给 则一旦通电， 被烧坏。要用 89片机来控制 然这个 9 片机的第 1 脚是高电平时， 亮，当第 1 脚是低电平时， 。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 2 1 3 06 4 5 6 1 . 7,输入端出现高电平时实现复位何必和初始化 要实现复位操作 ,必须使 24个振荡周期 )的高电平 第二个机器周期内执行内部复位操作 ,以后每个机器 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 17 周期重复一次 ,直至 电平降低。电平复位将复位端通过电阻与 连，按键脉冲复位是利用 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。 01 0 u f+ 5 V+ 5 复位电路模块 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 18 振电路模块 时钟电路可由内部和外部方式产生。接上定时元件，内部震荡电路就产生自激震荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。采用单片机内部晶振。在 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 出端为引脚 在芯片外部 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 在放大器的反馈回路中， 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=10瓷振荡器时， C=40型值为 40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。 M H 晶振电路模块 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 19 第三章 系统软件设计 序流程总图 图 程序流程总图 初始化 示灯口 控制 指示灯的亮灭 判断 开关是否闭合 ? 结束 开始 Y N 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 20 光灯流程图 图 近光灯流程图 通过开关 个 Y 初始化 口 控制 口指示灯的亮灭 判断 开关否闭合 ? 结束 N 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 21 光灯流程图 图 远光灯流程图 通过开关 个 初始化 口 控制 口指示灯的亮灭 判断 开关否闭合 ? 结束 N Y 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 22 转向流程图 图 左转向流程图 通过开关 前灯 后灯 初始化 口 控制 口指示灯的亮灭 判断 开关否闭合 ? 结束 N Y 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 23 转向流程图 图 右转向流程图 通过开关 H、右后灯 初始化 口 控制 口指示灯的亮灭 判断 开关否闭合 ? 结束 N Y 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 24 车流程图 图 刹车流程图 通过开关 后灯 后灯 初始化 口 控制 口指示灯的亮灭 判断 开关否闭合 ? 结束 N Y 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 25 急（报警）流程图 图 紧急（报警）流程图 通过开关 报警 ) 程软件 972年由美国贝尔实验室的 用结构化编程方法，遵从自顶向下的原则。在操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用 C 语言明显优于其它高级语言，但在编写大型程序时， 1983年，在 出了C+。 C+进一步扩充和完善了 一种面向 对象的程序设计语言，目前流行的 数据是程序处理的对象，数据可以依其本身的特点进行分类。我们知道在初始化 示灯 口 口 口 控制 口指示灯的亮灭 判断 开关否闭合 ? 结束 N Y 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 26 数学中有整数、实数的概念，在日常生活中需要用字符串来表示人的姓名和地址，有些问题的回答只能是“是”或“否”（即逻辑“真”或“假”）。不同类型的数据有不同的处理方法，例如：整数和实数可以参加算术运算，但实数的表示又不同于整数，要保留一定的小数位；字符串可以拼接；逻 辑数据可以参加“与”、“或”、“非”等逻辑运算。我们编写计算机程序，目的就是为了解决客观世界中的现实问题。所以，高级语言中也为我们提供了丰富的数据类型和运算。 C+中的数据类型分为基本类型和自定义类型。基本类型是 C+编译系统内置的。在 个函数的名称不能相同，否则会导致编译错误。而在 C+中，函数名相同而参数数据类型不同或参数个数不同或二者皆不同的两个函数被解释为重载。使用函数重载可以帮助程序员处理更多的复杂问题，避免了使用诸如、 、 等繁杂的函数名称；同时在大 型程序中，使函数名易于管理和使用，而不必绞尽脑汁地去处理函数名。同时必须注意，参数数据类型相同，但是函数返回类型不同的两个函数不能重载。在 果一个函数需要修改用作参数的变量值的时候 ，参数应该声明为指针类型；当参数的大小超过一个机器字长时，通过传值方式来传递参数的效率较低，也需要用指针。 C 语言是 1972年由美国的 计发明的，并首次在 作系统的 由早期的 编程语言 展演变而来，在 1970年， 贝尔实验室 的 言设计出较先进的并取名为 后导致了 而 前还有 名自世界上第一位女程序员 艾达 ）。 C 语言，是一种通用的、过程式的编程语言，广泛用于系统与应用 软件的开发。具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和较高的可移植性等特点，在程序员中备受青睐。最近 25年是使用最为广泛的编程语言。 C 语言是由丹尼斯里奇于 1969年至 1973年以 B 语言为基础，在 贝尔实验室开发完成。目前， 如 。 C 语言的设计影响了许多后来的编程语言，例如 C+、 C#等。 C 是高级语言 ：它是把 高级语言 的 基本结构 和 语句 与低级语言的实用性结合起来的工作单元。 结构式语言的显著特点是 代码 及数据的分隔 西北工业大学明德学院本科毕业设计论 文 27 化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、 维护 以及 调试 。 C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种 循环 、条件语句控制 程序 流向，从而 使程序完全结构化。 具有各种各样的 数据类型 ，并引入了 指针 概念，可使程序效率更高。而且计算功能、 逻辑
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