基于单片机汽车信号灯设计

1、HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY（20142014 届）本科毕业设计（论文）资料题目名称：基于单片机的汽车信号灯设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：自动化学生姓名：甘显豪班级：1004学号 10401701305指导教师姓名：刘伟雄职称讲师最终评定成绩：湖南工业大学教务处20142014 届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业论文和孑财HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY（20142014 届）本科毕业设计（论文）学 院（部）：电气与信息工程学院专业：自动化学生姓名：甘显豪班级：1004学号 10401701305指导教师姓名：刘伟雄职

2、称讲师最终评定成绩0002014 年 5 月湖南工业大学本科毕业设计（论文）I汽车信号灯是行车中必不可少的安全指示设备， 除了照明作用外，还可以提 醒周围行人及其他车辆，本车正在进行的操作。当汽车进行左转、右转、刹车、 停靠、紧急闭合、倒车等操作时，相应的信号灯会及时打开，起到动态指示作用， 为行车安全提供保障0传统的汽车信号灯闪烁频率稳定、结构简单、体积小、指示作用明显，所以 被大量采用。但这种信号灯一般采用继电器控制，而继电器缺点明显，如精确度小、可靠性低、不耐用，且它易受温度影响，不能应用于温度变化较大的场合。因此，为了改善信号灯性能，此设计以单片机为控制核心，用6个单刀开关分别 模拟汽

3、车的左转、右转、刹车、停靠、紧急、倒车操纵杆，用6个光二极管分别 模拟汽车左右头灯、左右仪表灯、左右尾灯，用扬声器模拟汽车喇叭。当汽车转 弯时，通过开关闭合，使相应的信号灯闪烁；闭合紧急开关时，以上信号灯全闪 烁；制动时，左右两个尾灯点亮；如果制动转弯时，信号灯是原来的闪光继续闪 烁，而另一个尾灯亮；当汽车倒车时，相应后尾灯闪烁，并且扬声器发声。关键词：行车安全、单片机、信号灯湖南工业大学本科毕业设计（论文）iiABSTRACTSig nal lamp is esse ntial to the safety in struct ions in the car equipme nt, inadd

4、ition to the lighting effects, can also remind pedestrians and other vehicles around,default of the ongoing operation.When the car turn left, turn right, brake, dock,emergency closure, reversing operation, the corresponding signal will open in time, dynamic in structi on effect, which guara ntees sa

5、fety.Traditional car flasher simple structure small volume, stable flash frequency,monitoring, it is widely used.But the relay due to the limitation of their own con diti on s,low reliability, timi ng eno ugh time accurate, service life is short, and relay are greatly influe need by temperature, the

6、 temperature cha nges in the larger en vir onment ofte ncannot meet the requireme nts. Therefore, in order to improve the turning lightperformanee, this design with the single chip processor as the core, with sixsingle-switch simulated car turn left, turn right, brake, stop, emergency, reverse lever

7、,with six light diode respectively simulated car around around around the head lamp, instrume nt lights, tail lights, car horn speaker simulatio n. Whe n the car tur n, through theswitch is closed, make corresp onding lights flash in g;Closed emerge ncy switch, allabove lights flash in g;Whe n brak

8、ing, around two tail lights light up;If while corneringbraking, the flashing lights continue to flash, the turn another tail lights lit at the sametime;Whe n the auto reverse, corresp onding HouWeiDe ng flash ing, and speakervoice.Keywords: Traffic Safety , Sin gle-chip ,Sig nal lamp湖南工业大学本科毕业设计（论文）

9、3目录摘要.IABSTRACT.II第 1 章绪论.1.1.1选题背景.1.1.2研究意义.1.1.2.1汽车信号灯的用途.1.1.2.2汽车信号灯的发展情况 .1.1.3研究思路.2.1.4章节规戈U .3.第 2 章 系统设计概述 .4.2.1设计任务.4.2.2方案选择.4.2.2.1继电器作为控制器 .4.2.2.2 PLC作为控制器.4.2.2.3单片机作为控制器.5.2.3系统原理图.5.2.4硬件连接图.6.第 3 章硬件设计方案.7.3.1 AT89S51单片机简介 .7.3.1.1最小系统.1.03.1.2电源电路.1.13.2各模块元件选择思路.123.2.1 LED驱动芯

10、片的选择（ULN2xxx ） . 1 23.2.2各开关功能介绍.133.2.3 LED信号灯.143.2.4数码管显示.143.2.5扬声器模块 .153.3其他芯片及硬件简介.153.3.1 74LS48简介.153.3.2 9012三极管.17湖南工业大学本科毕业设计（论文）43.3.3 LED简介.1.7第 4 章软件设计方案.1.94.1程序设计思想 .1.94.2程序设计流程图 .19第 5 章调试及仿真.205.1 KEIL的使用简介 .205.2直流稳压电源仿真图（5V）.225.3系统仿真图.22结论.24参考文献.25致谢.27附录 1 硬件电路原理图 .28附录 2 程序

11、清单.29湖南工业大学本科毕业设计(论文)1第 1 章绪论1.1 选题背景随着科技的日新月异，无论白天或黑夜道路上到处都是车来人往。交通事故是常有的事，因此如何保证行人安全，一直都是人们关注的重心2。要减少交通事故，就得从汽车的各种安全设计考虑，这不仅仅是汽车本身的质量问题， 还应关注汽车在行驶过程中引导指示方面2。其中汽车的各种信号灯就是安全警示的 一个方面，汽车的转弯灯、头灯、尾灯和警示灯等能够帮助路人识别汽车的动向， 提示路人该车要进行左转或是右转了，小心碰撞，尤其是当遇到紧急事件时，打开紧急开关就可以警示过往车辆及路人该车现在发生故障了，需要小心避车2。传统的汽车信号灯结构简单体积小、

12、闪光频率稳定、监控作用明显，故被广泛使用。但这种信号灯一般采用继电器控制，而继电器由于自身条件的限制，可靠性低，定时时间不够精确，使用寿命较短，且继电器受温度影响较大，对于温度变 化较大的环境往往不能满足要求2。本系统汽车信号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201.2 研究意义1.2.1 汽车信号灯的用途汽车信号灯是行车当中必不可少的设备，首先是夜间行驶起到照明作用2; 第二是指示当前车辆正在进行的操作或将要做出的动作 ； 第三是当汽车在道路 上发生紧急故障时，信号灯能起到提醒

13、、警示过往车辆的作用 ；第四就是会车 或超车时司机们交流的工具，当然还有其他一些美化或装饰功能 。1.2.2 汽车信号灯的发展情况汽车信号灯从传统的乙炔灯到现在的气体灯，经历了六代，如下：(1) 第一代-乙炔气前照灯乙炔灯亮度比较强，他的亮度是哪个时候的信号灯的两倍左右， 所以被当时 大量使用。1913年发明了充气的白炽灯，亮度特别强，伴随着电气设备的进步 被广泛的使用。(2) 第二代-充气白炽灯1913年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世，因其具有较高亮度，给电光源前照灯开辟了广阔的前景。然而，由于当时电气设备系统不完善的制约， 直到1925年，白炽灯才被广泛使用。湖南工业大学本科毕业设计（论文）

14、2（3）第三代-双光灯芯前照灯有很高的知名度，亮度充气照明电器前照灯安装在汽车，来车大灯的眩光眩 光会造成的驱动程序，导致交通事故和事故的严重问题。所以，这里存在两个需要解决的问题：首先是良好照明的问题，另一个问题是如何使迎面而来的汽车司 机不刺眼。一辆车将在汽车照明技术令人眼花缭乱的问题， 也是最难解决的问题。 为此，欧洲诞生了双光灯芯前照灯，随后美国也发明了带双丝灯泡的前照灯3。然而，欧洲和美国都不刺眼的大灯近光光学系统的结构是不一样的。其灯泡的区别仅在于灯丝的位置和形状之分。（4）第四代-不对称近光前照灯第三代的双光灯是对称近光系统，左右几乎一样，所以靠左或靠右行驶使用 都可以。但当夜间

15、由远光灯变为近光灯时， 可见范围变小，司机必须减速。因此, 为避免会车时产生刺眼的光，保证夜间很好的亮度，美国人在1932年设计出了 不对称的信号灯，能很好地解决上述问题。（5）第五代-H4卤钨前照灯1964年法国的一个公司发明了H4卤钨前照灯，不仅耐热高，而且使用寿命 强，光的利用率也不错。卤素灯，在灯泡插入惰性气体钨原子碘量，从灯丝蒸发 和店圆子一代适应反应，碘化钨化合物，当它碰到很热的灯丝时，便化回碘和钨， 钨然后跑回灯丝里，碘也渗入到气体当中。如此循环，灯丝几乎从来没有烧毁， 照明不是黑色的，所以它比传统白炽灯的寿命更长，更高的亮度。现在常用的是汽车前照灯。（6）第六代-自由面反射镜前

16、照灯及氙气灯自由曲面镜，前照灯是利用凸透镜技术。现代汽车镜前灯的自由表面反射在 发光原理大灯的代表，结构和制造材料，很大的变化发生在一系列。氙气灯相比 于上一代的卤素灯，不仅能耗特别低，而且平均寿命几乎是卤素灯上的十几倍。 鉴于氙气灯的优点，给司机带来行车安全与座驾上的良好舒适，减轻人门夜间行驶的紧张氛围，使得氙气灯逐渐成为现代汽车信号灯的主要趋势。1.3 研究思路本设计在于模拟汽车在行驶中的左转、右转、刹车、紧急闭合、停靠、倒车 等操作时信号灯的亮灭情况。当转弯时，通过转弯操作杆使转弯开关闭合，从 而使头信号灯、仪表板的转弯灯闪烁；闭合紧急开关时以上6个信号灯全部闪 烁；汽车刹车时，左右两个

17、尾信号灯点亮5;若正当转弯时刹车，则转弯时原闪 烁的信号灯继续闪烁，同时另一个尾信号灯点亮 ；制动时，左右两个尾灯点亮4;当汽车倒车时，相应后尾灯闪烁，并且扬声器发声 。基于上述的设计思想，本设计采用单片机控制，在控制系统中，选择了6个 单刀开关湖南工业大学本科毕业设计（论文）3（模拟操作杆）、6个发光二级管（模拟信号灯）、一片ULN2003A（ LED驱动芯片）、1个AT89S51单片机（控制器）、一个7段共阴数码管（显示当前操 作）、一片74LS48（驱动数码管）、一个扬声器（警示作用）、一个NPN型晶体管（9012驱动扬声器）。其中AT89S51单片机做为控制核心，当6个开关的状态发 生

18、改变后，单片机检测到开关信号后就通过软件输出相关信号， 来驱动6个汽车 信号灯根据开关的相应状态闪烁或长亮5o1.4 章节规划第一章：介绍选题背景、课题研究意义（信号灯的发展历史及作用）、研究思路。第二章：系统设计要求的简介，方案选择的分析，系统原理图及框图的绘制。第三章：各模块硬件设计，包括各个元器件的构成及功能，如LED驱动芯片ULN2003A、数码管驱动芯片74LS48、扬声器驱动模块（由9012构成的小功 率放大电路）等。第四章：简述系统软件设计思路及程序流程图。第五章：系统调试及仿真结果。湖南工业大学本科毕业设计（论文）4第 2 章系统设计概述2.1 设计任务本系统设计要求，当车辆执

19、行左转，右转，刹车，紧急闭合，停靠，倒车的 操作时，必须打开相应的灯光闪烁或直亮，或警铃 。在左转或右转时，通过转 动杆向左或向右打开开关，左前照灯，仪表板左转向信号灯，尾灯左或右前照灯, 仪表板右转向信号灯，右尾灯闪烁； 而当汽车遇上紧急情况时，可以打开紧急闭 合，让所有灯闪烁，提醒周边行人及车辆；如果制动转弯时，信号灯是原来的闪 光继续闪烁，而另一个尾灯亮。当倒车时，相应尾灯闪烁，扬声器响。表2.1信号灯功能表数码管左头灯左仪表右头灯右仪表左尾灯右尾灯左转1闪闪闪右转2闪闪闪刹车3亮P 亮左转刹车4闪闪闪:亮右转刹车5闪闪亮闪刹车紧急6闪闪闪闪亮亮停靠7闪闪闪闪紧急8闪闪闪闪闪闪倒车9闪:

20、闪左倒车c亮闪右倒车反 c闪:亮2.2 方案选择2.2.1 继电器作为控制器继电器是传统的控制开关，被普遍使用至今，但是继电器缺点也比较明显， 难以满足当今飞速发展、汽车性能要求较高、安全行车需加强的社会。比如继电 器不耐用，可靠性不高，延时较长。随着使用时间的延长，并不断开闭，使继电 器的使用寿命较短，经常要更换继电器，而且断开的吸引力也会产生噪音， 严重影响汽车的性能，所以现在的车企一般不采用继电器作为信号灯的控制核心了。2.2.2 PLC 作为控制器PLC全称是Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器 。它的控制精度比继电器高得多，可靠性也是比较稳定

21、，抗干扰性能特别高。而且他小而轻，正常工作消耗的功率很小，高度集成化，被当下电子行业大量使用。但 是，PLC价格比较贵，这无疑会增加我们购买汽车时的花费，并且，汽车信号灯湖南工业大学本科毕业设计（论文）5的控制并不需要那么复杂的运算，用PLC相当于“杀鸡用牛刀”，得不偿失。223 单片机作为控制器单片机具有PLC微机控制系统的类似各种优点，和PLC的不同的是它的集成 度不高，但对于汽车信号灯控制系统，单片机的功能已经足够用了。而且与PLC相比，它的成本很低，不会显著提高汽车的成本，普通51单片机的最高不超过10元，作为汽车信号灯控制器非常合适。单片机的选择：首先必须得满足系统控制要求，可以从单

22、片机的性能高低、内存大小、输入输出端口、速度及控制精度、封装形式、使用坏境等方面进行考虑。51系列单片机是一个多功能、高可靠、功耗小的CMO集成芯片。而89S51除了具有89C51的全部功能外，内部还有看门狗功能， 而且可用ISP在线编程，他的内存及端口 完全够汽车信号灯的使用，还可以扩展其他功能，价格也很便宜。因此，本系统选择AT89S51单片机作为汽车信号灯的控制核心。2.3 系统原理图图 2.1系统原理图湖南工业大学本科毕业设计（论文）62.4 硬件连接图C1TOTALEDr PHUu昭昭PE-n.Q/lDiRL l/ikFE/15RK时丄EEHl. T/1W1LEFE.l/JPre!-

23、E/liR.9/lktK.4/l .E/JLSra-j/mim.1/TPia.E/rTiR.s/Tmm.打*Rs.i/nBLiftDOnr1呻1TS9SE1!EGui ?D12 . D3 . D4 . “ 图 2.2系统硬件连接图湖南工业大学本科毕业设计（论文）7第 3 章硬件设计方案3.1 AT89S51 单片机简介功能特性描述：AT89S51不仅性能好，功耗低，是八位单片机里的主导，还支持ISP在系统 编程功能。不仅具有很好的不易丢失性，而且与之前的8051系列完美兼容。内部的Flash比掩膜、EPRO更实用。它在单块半导体硅片上集合了计算机的最基 本功能，包括控制与运算的操作，结合相应的

24、软件及外部模块，便能组成强大的 控制系统。AT89S51的ROM有4KB的Flash，RAM是128B, 40个端口引脚，芯片内部还 拥有看门狗定时器，4个并行口，1个串行口，2个定时计数器，5个中断源，完 全能应付普通的控制应用。AT89S51是采用CMOSE艺，能耗相对较低，因此支 持省电模式。还可以选择空闲模式，虽然中央处理器暂停了，但是定时计数器、 存储器、串行口等部件仍然继续运行。而在掉电模式时，内存的内容未丢失，晶 振停止运行，单片机也不工作，除非有中断或手动复位。主要性能：与MCS-51单片机产品兼容4KB在系统编程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz33Hz三级

25、加密程序存储器32个可编程I/O口线两个16位定时器/计数器五个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符湖南工业大学本科毕业设计（论文）8引脚结构:PD1PwT2)-1 C C14 0 =i c*rw斗匚gPl 3 G4FP14C5MCST FM 于匚住L1 ZC 二匚匚7SCk产1 7匚aST 匚审3210EDE1 C11lfllnu2E1223nP3J 匚13凸g p?234Ai11)3K-2fra tETQFP石殳nn 9-n- .Lonnroovood门n0?n订匕二弘门(X3ZJJLwtne 工口二LL口:业口sn :aFI苫Q

26、Y-C鼠n f?QEodn pfnk室n-MfG 扩门*rlrlONONrlrl冃一a aF FCLCL:rl:rl运n nLdLdn n1P ；亡iU5C-F-.0tZSCk P-,72F?HhF3.3EiT7 FZ.4Z1呛亠亠3 =3：i 1!亠心：i 时 丁a3 EX.w 3MC MW H RZ7CA15)W35 ul td-戡 ud-s LJmx-25 LILE岳0 0 ;.30 pP07 AD7)肿 c/VF*33B3NC _27 ALE.FflQG24 lP2.fi (A14)23 1P2.5(A13)uwsd- LJrled m LIEzcioguff更uozd亠旻一uoz u

27、 Oro U3HK U9HK图 3.1 AT89S51 封装引脚图湖南工业大学本科毕业设计（论文）9内部结构:PSEN RESET图 3.2 AT89S51 内部模块框图89S51单片机芯片内除了有CPU存储器、输入输出端口外，还包括定时器 计数器、时钟电路等。1.中央处理器（CPU中央处理器（CPU是单片机的核心，具有运算和控制功能，有运算器、控 制器和布尔处理器组成9。2.内部数据存储器（片内RAMAT89S51虽然内部有RAM256,旦是只有前面的128B是供用户使用的寄存器, 可存放所需数据。而我们通常所说的内存其实也就是指这钱128B9O3.部程序存储器（片内ROM89S52共有4K

28、B Flash ROM,用于存放程序、原始数据或表格，称为程序存 储器，简称片内ROM4.定时器计数器AT89S51共有2个定时器/计数器，都可以工作于定时工作模式和计数工作 模式，以实现定时和计数功能。5.并行I/O口AT89S51有P0 P1、P2、P3四排并行端口，每排8位，可控制内外数据的 交换与P0程序存储器4 KB FlushXTAL1*XTAL24CPU（运算器）狗门定需定时器用数器16ft 2个中斷特殊功能寄存器（SFR）P18数据存储器RAM申行口P3AT89S51湖南工业大学本科毕业设计(论文)10传送，但是需注意P0端口是漏极开路的，必须外接上拉电阻。6.串行口AT89S

29、51还具有一个串行口，全双工的，它可以使控制器与外部设备进行信 息的串行交换。不仅能作为异步的收发器运用，而且还能当相应的移位寄存器应 用。7.中断控制系统AT89S51比52系列少一个中断源，即5个，其中1个串行中断源，2个定时 计数器中断源，都属于内部中断，还有INTO和INT1两个外部中断。8.时钟电路AT89S51的时钟电路时单片机正常运行的关键，因此无可或缺。他有内外两 种时钟电路，只是接法是不一样的。 外部电容器和一个晶体振荡器属内部； 外部 是利用现成的外部脉冲信号，可扩展频率范围。89S51包括89C51的所有功能， 结合看门狗定时器， 可用于传统的编程方法，用ISP在系统编程

30、技术的支持，让工业及生活应用更加便利，从而使得单片机被 普遍的使用。3.1.1 最小系统单片机的最小系统是指单片机能正常工作所必须的基本电路 ，主要由单片 机、复位电路、晶振电路构成，如果采用的是不带内部ROM勺单片机，还需要有 外部ROM展电路。(1) 时钟电路单片机时钟电路是用来与外部晶振的结合， 为微控制器提供工作时钟，控制 着单片机的工作节奏。AT89S51有两种方式可以产生时钟，一是内部方式，它 由芯片内部的振荡电路来产生时钟信号 ；另一种是外部方式，时钟信号由外部 产生。(2) 复位电路无论是在单片机先接上电源，或运行过程中需要复位的故障，都用到复位电 路。AT89S51包括多种复

31、位电路，如果没有特殊需要，上电复位是最广泛使用的。 上电复位就是给单片机接电后，所有寄存器都初始化，各个寄存器复位后指向的 位置都是固定的，复位电路的作用就是防止单片机死机用的。还有一个是手动复位也比较常用。当单片机的RST端 口发生两个(或更多)连续的机器周期高电 平时会自动复位。单片机的复位形式：上电复位、按键复位。上电复位和按键复 位电路如图3.3。湖南工业大学本科毕业设计（论文）11交流 220V- k 电源变压器整流电路*滤波电路*稳压电路3.1.2电源电路我们知道电源类元件的功率可分为管稳压电路，三极管，可控硅稳压电路，稳压电路，稳压电路。稳压电源种类比较多，有直流型、交流型、逆变

32、型、开关 型、隔离型、AC-DC型、DC-AC型等不同方式来分类。然而单片机正常工作时所 需的直流电压一般是5V,因此我们需要设计一个5V的直流稳压电源给单片机供 电，普通的市电（交流电）是220，需要用到AC-DC技术，其中不可或缺的四个 步骤分别是：先经过变压器的降压，然后是整流桥的整形，接着是电容滤波，最 后是用三端稳压管进行稳压，最后才可能实现所需直流电压的稳定输出。因为这里需要5V直流电压，所以稳压管采用常见的7805芯片，其中设计时可以在稳压 管两端接上一个二极管进行保护。图 3.3 单片机最小系统（晶振和时钟电路）图 3.4直流稳压电源基本电路框图图 3.5直流稳压电源电路图湖南

33、工业大学本科毕业设计（论文）123.2 各模块元件选择思路321 LED 驱动芯片的选择（ULN2xxX因为51单片机的端口输出电流一般比较小，也就几毫安到200微安，直接连接LED发光二极管时，不足以驱动他们发光，或者比较暗。所以中间必须用独 立的元器件组合成的驱动电路或者集成的驱动芯片。比如可以直接用一个或多个BJT晶体管构成达林顿电路，对单片机的输出电流进行放大，从而驱动LED发出明亮的信号光。而本设计因为要控制多个LED用单个的BJT显得零散杂乱，占 用面积比较大，因此选用ULN2XXX驱动芯片，它内部集成有达林顿电路，对于 驱动LED这类小功率器件足够，占用面积小，功能强大。ULN2

34、XXX又包括很多型号，比如ULN2000 ULN2003 ULN2004 ULN2800等, 他们都能进行电流放大作用，耐温高， 驱动能力强等优点，因此本设计只选择其 中一个型号即可，即ULN2000A他的工作原理也比较简单：内部有一个七路反 相器，输入与输出反向，从而可以很好地控制LED的亮灭。功能特点：高电压输出50V输出钳位二极管输入兼容各种类型的逻辑电路应用继电器驱动器COMOutput湖南工业大学本科毕业设计（论文）13因为ULN2003俞入是高电平，需要高电位输入电流，输出是集电极开路形式出端通过串接电阻与LED的正端相连，LED的负端接地103.2.2 各开关功能介绍本系统有6个

35、开关，分别是是左，右，制动，停车，紧急，倒车操作，连接 单片机P3口，如图3.9所示：P3. C/KCDP3. 1/HDP3. 2/lHTOpa a/rsriP3.4/TOF9. 5/T1FIE俺P?一T/WLUf11用12ISIt141151*1LTR71/ TF T D6* i-ED-KED1:TE:门RP21:102;113; 13號131415169U37C7B6C6B5C5B4C4E3C3B2C2B1CIECOMPLOPL 1Pk2PL3PL4Pl. 5PL6Pl.76i1251i34i1431121i61iIi710，除了P0口其它口不能直接用，而现在接在P1口则需要加上拉电阻，它

36、的输1KTEXT：71：F A图 3.8 ULN2003A 连接图AT89S51KTEXP丄._2J $3生4 51 携-Cr&卜CT O- f湖南工业大学本科毕业设计（论文）14图 3.9控制开关连接图湖南工业大学本科毕业设计（论文）15323 LED 信号灯本系统采用6个LED来模拟汽车各种信号灯。分别包括左头灯、右头灯、左 仪表灯、右仪表灯、左尾灯、右尾灯。发光二极管有单向导电性，只要左右两边电平连接正确，单片机给它某个电平时， 它就会亮或灭，从而实现汽车信号灯的324 数码管显示7段数码管功能简介：分为共阴极和共阳极，注意区分；共阴极数码管COM端要接低电平，由74LS48/4

37、9驱动；共阳极数码管端COM连接高，通过74ls46 / 47驱动；A-F驱 动芯片对应的引脚可以连接；需要使用小数点P,把P引脚连接（系统采用共阴 极，通过74LS48驱动）。数码显示管作为一个图形人机交互界面，让司机对当前操作更加明了。当执行左转时，左头灯、左尾灯、左仪表灯闪，数码管显示1；执行一个右转时，右前大灯，尾灯，右仪表灯闪烁，显示2；当执行左刹车，左，左，左测量头尾部的灯光闪烁，右尾灯，显示3；当执行右转刹车时，右头、右尾灯、右仪表灯闪，左尾灯亮，数码管显示4； 当执行刹车时，左右尾灯亮，数码管显示5；模拟。二极管的内部结构很简单，也就只有一个PN结，PN结的形成与载流子的漂移与

38、扩散有关。当二极管两端加正向电压时,里面的空穴与电子分别向相反方向运行，从而形成一个空间电荷区，即PN结。PN结还有反向击穿和电容效应,需要克服0图 3.10 LED 信号灯连接图湖南工业大学本科毕业设计（论文）16当紧急刹车，左、右前照灯，仪表灯闪烁，左、右尾灯，显示619；湖南工业大学本科毕业设计（论文）17当执行时停止，围绕头灯，尾灯闪烁，显示7;当执行紧急时，所有灯全闪，数码管显示8；当执行倒车时，左右后尾灯闪烁，扬声器响，数码管显示9；当执行左倒车（倒车左转）时，右尾灯闪烁，扬声器响，数码管显示c;当执行右倒车（倒车右转）时，右尾灯闪烁，扬声器响，数码管显示反c;其余操作数码管全显示

39、03.2.5 扬声器模块如图3.12用一个电阻加PNP（9012）三极管驱动扬声器构成倒车警示系统, 由单片机P0.0口控制。P2, 0/A8P2. 1/A9P2. 2/A10P2. 3/A11P2. 4/A12P2.5/A13P2. 6/A14P2. 7/A15P3. omono 1图 3.11 七段共阴极数码管连接图湖南工业大学本科毕业设计（论文）183.3 其他芯片及硬件简介3.3.1 74LS48 简介因为本设计用到数码管来显示数字， 所以要用到译码器，还可节省单片机端 口。而此系统只用到一个数码管，所以选用一个7段译码器即可，即74LS4& 74LS48属于“四-八译码器，正

40、常工作的电源需要5V。它还具有灯测试、动 态灭零、消影功能，而这里只用到它7段的译码功能，因此74LS48的灯测试输湖南工业大学本科毕业设计（论文）19入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）,以及BI/RBO端接高电平即可。它的输 入引脚DC、B、A与单片机的四个端口相连，输出引脚的QA QB QC qd,QE QF, QG分别，和数码管A，B，C, D, E，F，G连接，比数码管直接与单片机的 连接也节省了3端口15。图 3.13 74LS48 引脚功能图表3.1 74LS48真值表输输入BTJ输出CT RBI-DCBARB字符1100001111 1110cTX00011o11 0o01i

41、X00101110 I101aiX001 11I1i i0013iKD 1001011 0011HX01011I1 i01 1SiX011010C1 i11 1b_!XOH 11111 0000IV1X1000111i111s1X100 11!11 0011q1X101010lj0 1101匚1U10 111001 10 011X11001011 00 11LJ1X110111D0 101 1C1K11101000 11 111I11111C11 00 00由表3.1可知：只要让LT、RBI、BI都接上高电平时，当单片机给74LS48的D C BA引脚输入一个0000指令时，它的输出便会是11

42、11110,数码管显 示0;当输入0001指令时，输出是0110000,数码管显示1,依次类推，可以实 现数码管相应的数字显示。湖南工业大学本科毕业设计（论文）20图 3.14 74LS48 连接图3.3.2 9012 三极管本设计需要扬声器进行模拟喇叭报警，因此用到小功率驱动电路或驱动芯 片，而因为只用到一个扬声器，所以用一个或多个晶体管构成放大电路即可，简 单方便。此系统选用PNP型的9012晶体管，它是一个最常用的晶体管。用它来 对单片机引脚电流进行放大，以驱动扬声器足以。集电极电流IC:最大500mA?集电极-基极电压反压：-40V?操作温度：55 E + 150 C ?和9013（N

43、PN相对？主要用途：开关应用射频放大P2. 0/A8P2. 1/A9P2,2/A10P2.3/AilP2. 4/A12P2. 5/A 13P乙6/A14P2. 7/A1522111231| L22i1125 :2?：ABCDBI/RBORBILTQAQBQCQDQ*7/1 T115121119151421 湖南工业大学本科毕业设计（论文）213.3.3 LED 简介LED是用来模拟汽车信号灯，有很好的效果，也被称为发光二极管。它内部 具有一个空间电荷区，即PN结，因此和普通二极管一样有单向导电性16。当加 正向电压时，内部的载流子空穴与自由电子向相反方向运行， 最终结合产生的能 量便以光能显示

44、，所以亮起，当加反向电压时截止不亮。V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系， 在正向电压正小于某一值 （叫阈值） 时，电流极小16，不发光，当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光， 由V-I曲线可以得出发光管的正向电压， 反向电流及反向电压等参数17。正向的 发光管反向漏电流IRvlOu A以下。普通发光二极管的正向饱和压降为1.6V2.1V，正向工作电流为5-20mT。由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压VRmt勺限制，使用时， 应保证不超过此值23。为安全起见，实际电流IF应 在0.6IFm以下；应让可能 出现的反向电压VR0 6VRm。湖南工业大学本科毕业设计（

45、论文）22第 4 章软件设计方案4.1 程序设计思想首先定义左转、右转、刹车、停靠、紧急、倒车6个开关端口，由单片机P3口控制，驱动LED（左头灯、左仪表灯、左尾灯、右头灯、右仪表灯、右尾 灯）由P1口输出，扬声器由P0.0控制。总思路：左转按下，左头、左仪、左尾闪，显示1;若刹车再按下，则右尾 亮，显示5。右转按下，右头、右仪、右尾闪，显示2;若刹车再按下，则左尾 亮，显示6。刹车按下，左尾、右尾亮，显示3;若紧急再按下，则左头、左仪、 右头、右仪闪。停靠按下，左头、左尾、右头、右尾闪，显示7。紧急按下，所有灯闪，显示&倒车按下，左右尾灯闪，扬声器响，显示9;若左转在按下，则左尾变为

46、直亮；若右转再按下，则右尾变为直亮。4.2 程序设计流程图湖南工业大学本科毕业设计（论文）23图 4.1 系统程序流程图湖南工业大学本科毕业设计（论文）24第 5 章调试及仿真5.1 KEIL 的使用简介本设计采用Keil uVision4编写C语言程序，由PROTEUS7.绘制电路图并 仿真。KeilC51是今天的MCS-51系列单片机的软件工具，最受欢迎的发展一，keil uvisi on4单片机软件开发使用的步骤一般包括以下步骤：（1）建立一个新项目（2）建立并编辑源程序文件（3）将源程序文件添加到项目中（4）编译项目，生成目标文件首先创建一个项目，选择AT89S51单片机作为CPU然后

47、创建一个文本，将 文本添加到项目中，你可以保存。 接着是在目标选项中配置相应参数， 然后根据 系统要求编写程序，最后编译及调试。Proteus中根据电路图添加相应元件，修改相应参数，然后连接起来，接下 来就可以把keil编译生成的HEX文件添加进来进行调试及仿真，再慢慢修改程 序知道满足要求为止。AT89LV55AT89S2051AT89S4O51AT89S4D12AT89S51AT89952AT89S53AT89S8252AT89S8253ATSXC5122AT91C140AT91F4Q416ATS1F4Q81S nf.图 5.1 keil新建工程选择芯片S051 based Full St

48、atic CMOS corrtroller with Three-Level ProgramMernocy Lock. 32 l.-T) iinesr2 Timers .Counter, 6 krtenuptsSounces, V3tchdog Timer, 2 DFTRs AK Hash, 12E Bytes On-chipRAM湖南工业大学本科毕业设计（论文）25图 5.2 keil配置参数图001 +incl.de 0020030040050(K图 5.3 keil 编译参数图nzwdn亠0 Error(s), 0Warnings)图 5.4 keil 生成 HEX 文件图i耳Proje

49、ct巴zv/d * pVision4file Edit yiew project；费遛裁矽i-(7秋1Create Executable: zwdOptions forarget Target 1-KJ Target 1日8 Source Group 1 U圃STARTUP.A51 S崔zwd,cE3Debug Infarmation品品Browse Inform st-on Create H EX Ale HEX Format: |HEXBCLIBuild target Target 1 * linking.,Prcgrair. Size: data=9 0 xdal;a=3 ccde-34

50、2 creating hex file fromzwdPr, .*：j Target 1白,r习Source Group 1卜的STARTUP.A51 + rwdxinclude #define uin unsigned int +dsf2_ne Lickar unsz-gued char Fu.sbit zt=Plrt5;口*coiEpiling zwd.;,zwd*c - 0 Error s)r0 Warning(s).il3 Pr.Bo.湖南工业大学本科毕业设计（论文）265.2 直流稳压电源仿真图（5V）5.3 系统仿真图LSIinn4A& 1G FLIKg rax工QFD2L

51、E&-LTS9SE1：mia1 !x 3 3 41i 4 EBE IG !Sf ? . CTtElL jJ LL L ?Tg. 图 5-6 左转仿真图T4L5HETtr齬n12.zi.网CAIEin一 SFELEEfi.湖南工业大学本科毕业设计（论文）27R13:T. J丹J-=-E E E11iiriUEWTrunXULE4.1/lb Rv.rMKIETK.E/iLffiR9.邸h闻Rl. T/1PTniiR.4/11 re. i/B K.E/ldK.3/JLU1LEre.-i/iEuPl.tff. T/ASPl.1Fl. 7Pl. 3眄1/T1P旳E/JISR-5/iinPl,4F

52、l.E希百广也Pl. 6K . i岂童.Fl, TraPT/iroULETEi1 E 3WD 4B1 C 6 T!.IU.T.-图 5-7 停靠仿真图21.rdZ-T31jyfQIPIPu4IiL_1,01$rlrTLlA Bn直h巧血E3.Z4DI/liSiLBiILT /f颉11 dHIEq Q 14r 15P.0/W罚罚.1/IDIm.E/*EI TILEKi. 垃垃W.PO. 5/iIE R.&皿IBTHL T/if0 Q阻阻re. i/wresE/iDTCWre. s“iiUEre, q“直nre.則 e昭b/411K.T/IEFLOps. o/ scPL 1曲yinR.rr

53、nrrPLEPL1ra. i/UHFL叩R.打和P L 5.K. S/TlPLbPIT咼.hfKF3. T/IIT41LSWcmiorAg 匸1Z1T19SE1_3.1F13011UE6-Hpo.o/inHL*JiL.WLE/1直KLBjTMEn.4/iMp.E/i5H. T/1DTAl亠GE3 4s61TD2IJEtr1LEuFE.*/RE. 1/0甩LEJLLWR.9/mff.Hl/Ai：.E/AS昶、yPE.Tfra-j/raiiC.g/lfwre.s/im局崭力K.i/nra. VwD4LE&-AJLllilM】131；DCLEftr mu.iur.T4LS湖南工业大学本科毕业

54、设计（论文）33附录 2 程序清单#in elude #in elude vintrin s.h#defi ne uint un sig ned int #defi ne uehar un signed charsbit zt=P1A0;/左头灯sbit yt=P1；/右头灯sbit zy=P1A2;左仪表灯sbit yy=P1A3;右仪表灯sbitZW=P1A4; /左尾灯 sbit yw=P1A5; /右尾灯sbitZZ=P3A0; 左转 sbit yz=P3A1; 右转 sbitse=P3A2; 刹车 sbit tk=P3A3; 停靠 sbitjj=P3A4; 紧急 sbit de=P3

55、A5; 倒车sbit bj=P0A0;报警void delay(uintZ)延时ZMSui nt x,y;for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void mai n()while(1)if(zz=0)/ 左转 1 while(zz=0)zt=O;zy=0;ZW=0;P2=0 x01;if(se=0)/左转刹车 3yw=0;P2=0 x03;delay(500);zt=1;zy=1;zw=1; delay(500);else if(yz=0)/右转 2 while(yz=0) yt=0;湖南工业大学本科毕业设计（论文）P2=0 x07;34yy=0;yw=0;P2=0

56、x02;if(sc=O)/右转刹车 4 zw=0;P2=0 x04;delay(500);yt=1; yy=i; yw=1;delay(500);else if(sc=0)/刹车 5while(sc=0)zw=0;yw=0;P2=0 x05;if(jj=0)/刹车紧急 6P2=0 x06;zt=0;yt=0; zy=0; yy=0;delay(500); zt=1;yt=1; zy=1; yy=i;delay(500);else if(tk=O)停靠 7while(tk=0)zt=O;yt=o；zw=0;yw=0;delay(500);zt=1;yt=1;zw=1;yw=1;delay(500

57、);else if(jj=0)/紧急 8while(jj=0) P2=0 x08; zt=0;yt=0;zy=0;湖南工业大学本科毕业设计（论文）35yy=0;zw=0;yw=0;delay(500);zt=1;yt=1;zy=1;yy=i;zw=1;yw=1;delay(500);else if(dc=O) / 倒车 9while(dc=O) P2=0 x09; zw=0; yw=0;bj=1;if(zz=0)/左倒车 cwhile(zz=0)P2=0 x0a;zw=0;yw=0;bj=0; delay(200);yw=1;bj=1; delay(200);湖南工业大学本科毕业设计（论文）3

58、6if(yz=O)/右倒车反 cwhile(yz=O)P2=0 x0b;yw=0;zw=0;bj=0；delay(200);zw=1;bj=1;delay(200);delay(500);zw=1;yw=1;delay(500);else其它显示 0P1=0 xFF;P2=0 x00;湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料I20142014 届本科毕业设计（论文）资料第二部分过程管理资料湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料II过程管理资料目录一、2014届毕业设计（论文）课题任务书.（1）二、湖南工业大学本科毕业设计（论文）开题报告. （3）三、本科毕业设计（论文）中期报告. （

59、9）四、毕业设计（论文）指导教师评阅表. （10）五、毕业设计（论文）评阅教师评阅表. （11）六、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表. （12）湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料i2014届毕业设计（论文）课题任务书学院（部）：电气与信息工程学院专业（方向）：自动化指导教师刘伟雄学生姓名甘显豪课题名称基于单片机的汽车信号灯设计内 容及 任务内容：本控制系统模拟汽车在驾驶中的左转弯、右转弯、刹车、闭合紧急开 关、停靠、倒车等操作，从而使头信号灯、仪表板转弯灯、尾信号灯闪烁； 设计出LED驱动电路、数码管显示电路、报警电路、单片机控制电路、I/O接口电路，并给出软件编程的流程图和PR

60、OTEUS仿真。任务：（1） 整体方案设计；（2） 设计出由单片机和开关、LED数码管、扬声器、I/O接口电路 原理接线图，并简述其工作原理；（3） 编制程序框图及程序清单；（4） 利用软件对系统进行硬件，软件联合统调。拟达到的要求或技术指标技术要求：（1） 深入理解单片机（2） 对LED及数码管驱动电路、单片机控制电路、I/O接口电路进 行掌握（3） 设计出原理图和程序（4） 对C语言和电路设计的掌握湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料2进度 安 排起止日期工作内容2013.12.012013.12.31熟悉设计任务书，撰写开题报告2014.01.012014.03.05系统总体方案设计2014.03.062014.03.20硬件系统