基于单片机的智能尾灯开发文档

基于单片机的智能尾灯的设计摘要本设计是基于单片机的自行车智能尾灯控制器，该设计为STC89S52单片机做为主控芯片的自行车尾灯控制电路的设计方法，用发光二极管模拟自行车尾灯，按键开关作为转弯等控制信号。通过设计设计尾灯显示控制电路，能很好的综合运用我们所学习到的单片机、C语言、模拟电路等知识，熟悉电子电路设计的基本方法。在实际应用中有很多种方法来实现自行车尾灯的控制，但本设计以单片机为核心的控制电路体现出电路简单、制作方便、容易操作、可反复擦写、性能可靠等特点。让其有着不可替代的地位。关键词STC89S52、发光二极管、单片机、自行车尾灯目录引言1设计任务11任务说明12任务分析2系统所需硬件及硬件原理介绍21单片机STC89S52介绍22ADXL345加速度计介绍23PT2272无线模块介绍24硬件电路总原理图3组装调试31制作所需元件32硬件制作与调试中遇到的问题及解决方法33软件工作原理34实物图4总结引言自行车作为现代交通工具已经大量进入人们的生活，随着电子技术的发展，人们对这一简单实用的交通工具也有着越来越高的要求。智能尾灯控制器是随着智能化技术的发展而迅速发展起来的，自行车灯一般基于微处理器的硬件电路结构构成，而正因为硬件电路的局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，且可靠性得不到保证，因此对智能尾灯控制系统的发展带来局限性，难以满足现代智能化的要求。本设计是基于单片机的尾灯控制器，用发光二极管模拟尾灯，用按键开关作为转弯等控制信号，实现尾灯的智能化控制。此设计还可以延伸到汽车尾灯。1设计任务11任务说明本设计主要是以STC89S52为核心的单片机控制电路，它主要模拟了自行车尾灯系统的转弯、刹车、应急、夜间行驶等状态下的发光情况，实现了自行车尾灯控制的智能化。12任务分析设计一个基于单片机的汽车尾灯控制器，其具体指标要求如下1）用发光二极管模拟系自行车尾灯，按键开关作为转弯控制信号；2）按键选择左转弯，相应左尾灯闪烁；选择右转弯，右尾灯闪烁；3）按下双跳灯开关时，尾灯同时明、暗闪烁；2系统所需硬件及硬件原理介绍21单片机STC89S52介绍1、引脚配置图2、STC89S52主要功能列举如下（1）、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH（2）、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHZ）（3）、内部程序存储器（ROM）为8KB（4）、内部数据存储器（RAM）为256字节（5）、32个可编程I/O口线（6）、8个中断向量源（7）、三个16位定时器/计数器（8）、三级加密程序存储器（9）、全双工UART串行通道3、STC89S52各引脚功能介绍（1）、VCCSTC89S52电源正端输入，接5V。（2）、VSS电源地端。（3）、XTAL1单芯片系统时钟的反相放大器输入端。（4）、XTAL2系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。（5）、RESETSTC89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，STC89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。（6）、EA/VPP“EA“为英文“EXTERNALACCESS“的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（VPP）。（7）、ALE/PROGALE是英文“ADDRESSLSTCCHENABLE“的缩写，表示地址锁存器启用信号。STC89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为STC89S52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。（8）、PSEN此为“PROGRAMSTOREENABLE“的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。STC89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。（9）、PORT0（P00P07）端口0是一个8位宽的开路汲极（OPENDRAIN）双向输出入端口，共有8个位，P00表示位0，P01表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。（10）、PORT2（P20P27）端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在STC89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。（11）、PORT1（P10P17）端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LSTTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P10又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P11可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。（12）、PORT3（P30P37）端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下P30RXD，串行通信输入。P31TXD，串行通信输出。P32INT0，外部中断0输入。P33INT1，外部中断1输入。P34T0，计时计数器0输入。P35T1，计时计数器1输入。P36WR外部数据存储器的写入信号。P37RD，外部数据存储器的读取信号。22ADXL345加速度计介绍1、概述ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高13位，测量范围达16G。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI3线或4线或I2C数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率39MG/LSB，能够测量不到10的倾斜角度变化。该器件提供多种特殊检测功能。活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32级先进先出FIFO缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理器负荷降至最低，并降低整体系统功耗。低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。ADXL345采用3MM5MM1MM，14引脚小型超薄塑料封装。2、引脚配置和功能描述引脚编号引脚名称描述1VDDI/O数字接口电源电压2GND该引脚必须接地。3RESERVED保留。该引脚必须连接到VS或保持断开。4GND该引脚必须接地5GND该引脚必须接地6VS电源电压。7CS片选。8INT1中断1输出9INT2中断2输出10NC内部不连接11RESERVED保留。该引脚必须接地或保持断开。12SDO/ALTADDRESS串行数据输出SPI4线/备用I2C地址选择I2C13SDA/SDI/SDIO串行数据I2C/串行数据输入SPI4线/串行数据输入和输出SPI3线。14SCL/SCLK串行通信时钟。SCL为I2C时钟，SCLK为SPI时钟。3、工作原理ADXL345是一款完整的3轴加速度测量系统，可选择的测量范围有2G，4G，8G或16G。既能测量运动或冲击导致的动态加速度，也能测量静止加速度，例如重力加速度，使得器件可作为倾斜传感器使用。该传感器为多晶硅表面微加工结构，置于晶圆顶部。由于应用加速度，多晶硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上，提供力量阻力。差分电容由独立固定板和活动质量连接板组成，能对结构偏转进行测量。加速度使惯性质量偏转、差分电容失衡，从而传感器输出的幅度与加速度成正比。相敏解调用于确定加速度的幅度和极性。23PT2272无线模块介绍1、概述PT2272是一款用以解码的芯片，编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHZ的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHZ的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHZ的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。2、引脚配置和功能描述（1）、管脚说明A0A1118、1013地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“F”悬空,必须与2262一致,否则不解码D0D578、1013地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低（2）、转换电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换VCC18电源正端（）VSS9电源负端（）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC215振荡电阻振荡器输出端VT17解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）24硬件电路总原理图3组装调试31制作所需元件单片机STC89S52、按键、发光二极管、电阻、电容、12M晶振、10针的下载口底座、插针、ADXL345模块、PT2272无线模块。32硬件制作与调试中遇到的问题及解决方法1、在绘制PCB时，焊盘大小的设置与实际所需有所偏差，因此在制版打孔的时候，元件插孔打得过小；2、按键的实物一般为四个管脚，而PCB中的封装是两个管脚的，因此在绘制时要自己画封装；精密电位器封装的2、3焊盘颠倒，在绘制时要自己手动修改调整过来，以达到和实物符合；3、由于元件较多，在绘制PCB图时不可能实现全部底层布线，因此适当的采用了跳线处理；4、制作好电路板后，先不要急着上电工作，而是先用万用表检查接线是否完好，是否有断线，短路等情况。在检查中发现有断线，可以用焊锡补上。33软件工作原理1、软件流程图开始初始化判断是否有按键按下判断加速度变化左灯亮右灯亮左键按下右键按下变化值大于035结束开关键按下循环2、软件设计思路程序开始后进入初始化，然后扫描键盘等待有键按下并监视自行车状态。如果没有键按下或没有突然刹车则一直监视扫描，如果有键按下，则判断是哪个键，如果为左键，则左转；为右键，则右转；为关闭键，则终止程序；如果加速度值突然变化，则两个灯同时亮灭。判别按键执行相应程序后再检测按键，如果没有按键按下则保持原来状态，直到有按键按下为止。3、主要代码（1）、I2C单总线串行传输协议代码/起始信号/VOIDADXL345_STARTSDA1/拉高数据线SCL1/拉高时钟线DELAY5US/延时SDA0/产生下降沿DELAY5US/延时SCL0/拉低时钟线/停止信号/VOIDADXL345_STOPSDA0/拉低数据线SCL1/拉高时钟线DELAY5US/延时SDA1/产生上升沿DELAY5US/延时/发送应答信号入口参数ACK0ACK1NAK/VOIDADXL345_SENDACKBITACKSDAACK/写应答信号SCL1/拉高时钟线DELAY5US/延时SCL0/拉低时钟线DELAY5US/延时/接收应答信号/BITADXL345_RECVACKSCL1/拉高时钟线DELAY5US/延时CYSDA/读应答信号SCL0/拉低时钟线DELAY5US/延时RETURNCY/向IIC总线发送一个字节数据/VOIDADXL345_SENDBYTEUCHARDSTCUCHARIFORI0I8I/8位计数器DSTC1/移出数据的最高位SDACY/送数据口SCL1/拉高时钟线DELAY5US/延时SCL0/拉低时钟线DELAY5US/延时ADXL345_RECVACK/从IIC总线接收一个字节数据/UCHARADXL345_RECVBYTEUCHARIUCHARDSTC0SDA1/使能内部上拉,准备读取数据,FORI0I8I/8位计数器DSTC1SCL1/拉高时钟线DELAY5US/延时DSTC|SDA/读数据SCL0/拉低时钟线DELAY5US/延时RETURNDSTC/单字节写入/VOIDSINGLE_WRITE_ADXL345UCHARREG_ADDRESS,UCHARREG_DSTCAADXL345_START/起始信号ADXL345_SENDBYTESLAVEADDRESS/发送设备地址写信号ADXL345_SENDBYTEREG_ADDRESS/内部寄存器地址，请参考中文PDF22页ADXL345_SENDBYTEREG_DSTCA/内部寄存器数据，请参考中文PDF22页ADXL345_STOP/发送停止信号/单字节读取/UCHARSINGLE_READ_ADXL345UCHARREG_ADDRESSUCHARREG_DSTCAADXL345_START/起始信号ADXL345_SENDBYTESLAVEADDRESS/发送设备地址写信号ADXL345_SENDBYTEREG_ADDRESS/发送存储单元地址，从0开始ADXL345_START/起始信号ADXL345_SENDBYTESLAVEADDRESS1/发送设备地址读信号REG_DSTCAADXL345_RECVBYTE/读出寄存器数据ADXL345_SENDACK1ADXL345_STOP/停止信号RETURNREG_DSTCA（2）、ADXL345加速度计初始化/VOIDINIT_ADXL345SINGLE_WRITE_ADXL3450X31,0X0B/测量范围,正负16G，13位模式SINGLE_WRITE_ADXL3450X2