【《基于单片机的汽车前灯智能控制系统的硬件和软件设计案例》6600字】

基于单片机的汽车前灯智能控制系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u4395基于单片机的汽车前灯智能控制系统的硬件和软件设计案例 11035第1章硬件设计 1191581.1传感器的选择 2184671.1.1方案选择 229131.1.1参数选择 316295表3-1超声波传感器技术参数表 323172表3-2接线方式表 33539

1.1.2注意事项 3100823．1．3超声波模块工作原理： 3170681.2单片机的简介和选择 5161481.3电源电路设计 8166091.4LED指示灯设计 9229271.5按键电路设计 9167571.6二档拨片开关电路设计 103939第4章软件设计 106162.1Proteus仿真设计 1025182.2keil程序编写 11115892.2.1程序语言的选择 11174702.2.2单片机程序开发环境 11123392.2.3keil开发流程 12316532.3程序流程图 1217806第2章系统调试 1352572.1c语言程序调试 13197482.2Proteus仿真测试 14285792.3实物焊接 1511362第二步给焊接升温： 1511739第三部清理焊接面： 1521762四是对焊接的查验： 16第1章硬件设计本设计的设计思路是由STC89C52单片机为主，通过超声波HC-SR04控制模块用以激光测距，请将以下电源电路与节能灯联接，再连接指示灯和拨动开关，达到控制自动手动切换。1、本次设计的产品有自动模式和手动模式两种模式，想更换模式通过拨动开关即可，当开光指到某一种模式，则相应的模式指示灯亮起。2、自动模式:通过超声波模块检测到距离，若距离小于24cm，则将远光变近光，大于27cm，近光变远光。3、手动模式：就是正常由两个开关控制远近光灯。硬件示意图如图3-1所示。图3-11.1传感器的选择1.1.1方案选择方案一：利用信号发射装置，例如超声波传感器，在特定方向上发射超声波，当超声波在空气中传输时，当某一距离为障碍物时，超声接收模块立即返回接受，再由有关电源电路解决，明确阻碍物相应的角度和间距。计量检定精确。HC-SR04实验资格证书。方案二：改选为红外传感器。GP2Y0A21YK0F它由三部分组成:位置信号检测器(PSD)和信号发射diode(IRED)，以及信号处理电路。可工作距离大约在10-80cm以内，实验表明，有效测量的角度应大于40度。以模拟电压输出，且输出特性并非是简单的一元一次函数，而是曲线。在电路中平均工作电流约30mA，电压大约为0.4V。考虑到成本以及问题，选择方案一。选择好了用超声波模块，那么就要选择什么样子的超声波模块。经过反复思考最终选择了hc-sr04型超声波模块。它相比于其他的超声波模块具有性能稳定、测距准确的优点。提供了20-400cm的非接触距离传感功能，测量精度也非常高，约为3mm。1.1.1参数选择模块主要技术参数如表3-1所示：表3-1超声波传感器技术参数表hc-sr04型超声波传感器的技术参数使用电压5v测量角度15度高精度0.3cm静态电流小于2mA电平输入高5V规格尺寸45*20*15工作电流15mA电平输出低5V输入触发信号10us的TTL脉冲工作频率40KHz探测距离2cm-450cm输入回响信号输出成正比的脉冲模块接线方式如表3-2所示：表3-2接线方式表VCC5V电源TRIG（控制）I/O口ECHO（接受）I/O口GND接地

1.1.2注意事项（1）TRIP管脚使用的内阻为10K以上。同时，利用单片机的IO端口拉动TRIP管脚，产生10us以上的脉冲信号。（2）该模块应插入电路板，然后打开，以避免高电压。如果造成误操作，只有重启电源才能解决。3．1．3超声波模块工作原理：（1）利用IO触发器测距，给出至少10us的高电平信号（2）模块自动发射8个40KHz方波，并自动检测信号是否返回（3）当信号返回时，高电平通过IO端口输出，高电平的持续时间用一个定时器来计算（4）测试距离计算：距离＝（高电平时间＊声速（340m／s））／2（5）此模块的使用比其他模块更简单。当控制端口发送的电平大于10us时，可以在接收端口等待高电平输出。当输出端口，它可以开始计量。如果此端口低，则可以读取计时器的值。这时，屏幕上就会变成更改时间，您可以根据计算公式计算距离。因此，您可以对移动的测量进行连续的定期测试。超声波控制模块特性出色，敏感度高，能符合设计方案规定。图3-2中表明了模块接口的数据图表。图3-2超声波模块接口图模块内部具体电路图如图3-3所示。图3-3模块内部电路图上拉电阻为10k欧，那么电流,满足超声波的静态电流，而工作电路选择1k欧的电阻，那么电流,也能够满足正常的工作电流。具体实物图如图3-4所示。图3-4超声波实物图1.2单片机的简介和选择单片机的定义是一种应用于测控领域的单片机。它将中央处理器（CPU）、存储器（RAM、Rom）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路和系统总线集成在一块半导体硅片上，也就是说和计算机相比也仅仅少了一个I/O设备，但由于它体积小，所以可以把它叫做微型计算机。它被国际上叫做嵌入式控制器，理由是它在使用时大多数时候是处在设备最核心的位置并且是嵌入其中的，因此得名。单片机虽然体积小，但应用广泛。一般来说，它能分为两类，即通用型和专用型。顾名思义，通用单片机能开发内部资源并提供给用户。用户能根据实际需要，设计以单片机芯片为核心的外围设备，然后与外围电路进行接口，编相应的程序实现控制功能，从而满足各种测控系统的功能条件。从字面意义上讲，专用MCU是专门为某些产品的特定用途而开发的。单片机是由于集成电路芯片工艺和计算机工艺的快速发展趋势，使其获得了普遍的运用。原因是它有以下优点：1）设计起来简单方便，对于刚刚接触的同学来说便于掌握，在全世界已经普遍使用。2）功能齐全，应用靠谱，抗干扰能力强。3）发展快速，趋势广阔。短短几十年，单片机经历了4位，8位，16位，32位等主要发展阶段。近几年来，单片机的内部构造在不断的发展下日趋成熟。芯片内外配套的功能组件越来越完善。芯片是一个应用系统，为软件系统向更高层次，更大规模发展奠定了坚实的基础。4）它易于嵌入，应用广泛。单片机具有体积小，经济实惠、灵便等特性，在嵌入式系统中占有非常重要的地位。自打MCU发生之后，电源电路的构造和调节方法均有了非常大的更改。片式计算机及应用系统软件，大部分测控功能都是由单片机程序实现的，其它电子电路则由芯片中的外围功能部件代替。在设计之前我有三个方案，方案如下：方案一选择采用可编程逻辑器件（programmablelogicdevice，CPLD）由于身为1个智能控制器，能完成各式各样的繁杂作用，同时它具有规模广泛、密度高、体积小、稳定性高、I/O口多、这一个作用非常容易拓展。它的输入输出方式是并行的，在系统中的处理速度也会加快。不仅如此它还适用于大型控制系统的控制核心。看起来优点多，那么内部的处理系统就会很复杂，但恰恰相反，该系统却简单好理解，也不会在处理数据这方面有太多的要求。尽管优点很多，但考虑到不容易购买和不熟悉使用，所以不得不放弃。方案二改选为ST公司的C52单片机作为主控制器，理由如下：52单片机较其他的对比之下会发现功耗低，还有着高性能的CMOS8位微控制器，有8K系统可编程Flash存储器，这看起来很小，但却足够编程所用了。它满足我所需要的条件，也熟悉它的使用方法，最关键的是它容易购买，价格也适中，是设计的好选择。方案三选择MSP430单片机作为控制器。它和其他信号处理器不同的是它可以根据差异的制定标准，很多仿真模拟和数字电路设计和微处理器被融合到单片机设计中，以给予soc芯片的混和信号分析计划方案。MSP430F149是一类16位混和微处理器，具备更小的标示集和很低的功能损耗。相对高度靠谱、功能损耗低、扩展性强、重量轻、价格便宜、方便使用等优点变成其运用的根本原因。在仪表设备、专业设备、智能化管理方法及过程管理等方面均有普遍的运用，合理地增强了调节产品质量和经济收益，变成诸多单片机设计产品系列中的夺目艺人。欠佳的一方面是成本费太高，对于毕业设计来说不是好的选择。所以被放弃了。故选择方案二。STC89C52主要特性如表3-3所示：表3-3C52单片机主要特性表1程序流程内存空间8K字节数2512字节数据存储空间3内带4K字节EEPROM存储空间4可直接使用串口下载二、STC89C52主要参数如表3-4所示：表3-4STC89C52参数表C52单片机主要参数时钟/机器周期6或12都可片上RAM512字节工作电压1.3V-2.5V通用I/O口32个工作频率0-40MHz16位定时器/计数器3个，T0,T1,T2用户应用程序空间8K工作温度范围-40—+85℃STC89C52单片机相关引脚说明如表3-5所示：表3-5STC89C52引脚说明表单片机主要引脚的功能VCC供电电压P1.2/INT0外部中断0P1.6/WR外部数据存储器写选通PSEN外部程序内存的读取和选择通信号GND接地P1.3/INT1外部中断1P1.7/RD外部数据存储器读选通EA/VPP只允许CPU访问外部编程存储P1.0RXD串行输入口P1.4T0计时器0外部输入RST复位输入XTAL1放大器和工作电路的输入端P1.1TXD串行输出口P1.5T1计时器1外部输入ALE/PROG存储地址中的低8位字节XTAL2反向震荡器的输出单片机引脚图如图3-6所示。图3-6单片机引脚图四、STC89C52单片机最小系统说明：C52单片机最小系统由复位、时钟和电源这三部分电路组成，单片机设计可以运行，只需配电线路的这3个部份可以用。图3-7展示了最小系统的平面图。图3-7STC89C52最小电路图VCC接电源，GND接地：恢复电路包含电源开关S1、电解电容器EC1、电阻器R1。系统加电时的重置按钮界面收集两个高质量信号以进行手动重置，即非自动按钮重置。当系统检测到的电压在一段时间内从低电压上升到高电压时，在此期间，系统会在电阻和地之间建立一条路径，然后通过降低高电平来自动将微控制器从高电平转换为高电平。低电位，即微控制器会自动复位，即在上电时复位。时钟链由晶体振荡器Y1和片状电容器C1和C2组成。带有控制芯片的数字电路与时间方案是分不开的。我们需要一个时钟图来自动将系统时间发到控制芯片的正常工作状态。控制芯片的时钟信号通常称为控制，整个控制系统工作正常。为保证控制系统的正常运行，提升其运行质量，我每天采用11．0592Mhz和30pf组合电容器，运行后数控器能正常工作。JD1为单片机的下载接口。1.3电源电路设计挑选此操作系统的5VDC供电系统做为全部操作系统的总体供电系统。这个周期是简单而稳定的。带有直流电源的直流电源本设备可立即与USB电缆线连在一起，一边与DC电源电源插座连在一起，另一头与5V开关电源连在一起，例如USB电脑，移动电源，移动设备。电话等。LED为红色LED，指示系统是否异常。电阻器的电阻值选为1K，它在限制电流，屏蔽电流和防止引线因过大电流而引起的电击中起着作用。SW是一个自锁变量。按下开关后，红色指示灯将保持点亮状态。此时，系统的备用电源为5VDC输出。再次按锁屏键便会灭掉信号灯，操作系统开关电源不给予5V导出。设计图如图3-8所示。图3-8电源电路图此时电路的工作电流为属于正常的工作电流。1.4LED指示灯设计LED是一种半导体二极管，它可以将电能转换为光能，结构比较简单，由PN结和单导体组成。配电线路内，电阻的作用是限制电流和保护LED灯，只要；LED显示灯将在拔下MCU的调节针时闪烁，否则就不会亮。图3-9展示了详细的配电线路平面图图3-9Led指示灯设计图开关通过的电流是5mA，总电压额定为5V所以电阻选择：。1.5按键电路设计触控式功能键事实上和开关元件相同，是一类关键设备。只要轻轻按一下按钮，就可以打开开关，松开按钮，就可以关闭开关。实现的原理主要是通过触摸按钮上的金属弹簧来进行开关。在该系统中，作为系统的输入，按键在人机交互中起关键作用。默认情况下，按钮MCU控制引脚为高电平。电路图如图3-10所示。图3-10按键电路设计图1.6二档拨片开关电路设计信号变化由选择开关执行，电阻器为上拉电阻器。当第二档选择器开关闭合时，MCU控制引脚处于低电平。当第二档选择器开关接通时，MCU控制引脚高。然后你可以见到数据信号的极致变化。平面图如图3-11所示。图3-11拨片开关设计第4章软件设计2.1Proteus仿真设计Proteus是英国著名的EDA工具（模拟软件）。从系统布局，代码调试到单芯片和终端电路的从协同仿真到一键切换到PCB设计，整个设计从概念到生产都是可行的。是目前国际上唯一的集成电路仿真软件、一类PCB设计的系统与模拟模型仿真软件开发服务平台。在编辑方面，它还支持IAR、Keil和MATLAB编辑器。经过四次不同的电路尝试，前三次都以失败告终，终于在第四次才完整的构建出了电路图，如图4-1.图4-1仿真电路图2.2keil程序编写2.2.1程序语言的选择单片机编程语言有三种：汇编语言，机器语言，高级语言。由于程序较复杂，且有一定的计算量，只对这c语言表达有相应的才学，因此选择了C做为编程语言。相对性于汇编程序，c语言的优点以下：（1）可读性好。C51程序比汇编语言程序更具可读性，编程效率更高，易于维护和修改，维护和升级。（2）控制模块开发设计和资源共享。用C51语言构建的软件模块可以直接用于其他工程应用程序，而无需进行修改，从而使开发人员可以充分利用现有的C应用程序资源和丰富的库功能，重复性工作也为开发带来很多好处。软件设计。（3）可移植性较好。对于一些单片机设计的c语言编程制定，只需用改动与硬件配置有关的库函数和主要参数，并编译程序连接。（4）生成的代码效率高。2.2.2单片机程序开发环境Keilvision4最后一部分是51系类单片机设计系统软件流行软件开发系统。这是一个集成化的环镜，用以编译程序、接入和调节最新发布的STC51系类单片机设计。能够根据减少开发进度来节约许多财力。此软件不但给予了一种完全的Windows开发工具页面，而且还可以C/C++语种的研发，而且具备高效率的C编写基本功能，促使开发人员能够十分简单地应用C程序编写。具有以下功能：（1）软件支持较老的微软系统如WinXP、win7等，还能提供丰富的库函数和强大的开发工具。（2）编写、编译程序、连接和调试的一整套的开发过程。2.2.3keil开发流程最先，需要建立一种“Project”工程项目。在软件菜单中点击“项目”，点一下新创建uVisionProject，对最新项目开展定名，随后点击Save；然后选择芯片的开发模式，该项目分析了STC89C52来进行此项目标建立运行，单击要添加的源组.C文件。点击Add以编辑文件。你要能够将公布的.C文档拷贝到Project文件目录中。最终的项目软件就这样完成了。图4-2中表明了详细的开发流程。图4-2开发流程图2.3程序流程图系统设计主要采用keiluvision4软件编写和调试程序，程序语言采用C语言，具有较高的可读性和可移植性。图4-3表明了系统软件操作流程图。图4-3系统流程图第2章系统调试2.1c语言程序调试（1）首先，在keil4软件中创建一个项目：点击菜单栏中的“项目”，输入新的项目名称“汽车前大灯智能控制的设计”，并保存；（2）新创建客户源码：用新创建空缺文字程序编写源码，编号后保留文档，拓展文档“汽车前大灯智能控制的设计.c”，将建立新的文档。（3）程序编译调试：点击编译按钮，系统将运行该文件，在输出窗口可以看到提示信息。如果提示信息中有错误信息，则必须找出错误并根据提示进行更正，如图5-1所示。图5-1程序正确示意图2.2Proteus仿真测试c语言程序没有错误，那么就可以将hex文件导入到Proteus中的52单片机中了，再进行调试仿真即可，运行成功如图5-2和5-3所示。此时开关打开到自动模式下，可以看见代表自动模式的LED指示灯亮起。图5-2结果仿真图（a）这时远光灯没有开启，距离小于27cm时，仅仅开启近光灯。图5-3结果仿真图（b）此时距离达到27cm时，远光灯开启实现自动模式下的切换。2.3实物焊接手工焊接是一种常见的原始焊接方法。目前，许多厂家的激光焊接生产制造大部分都没有选用原方式，但原厂手工焊接常用于普通元器件的修复和系统测试。重要的是，如果焊接性质出现问题，将影响整个控制系统的运行。换言之，焊接将导致控制系统的可用性。手工焊接主要包括以下四个步骤：第一步开始焊接：对要焊接的零件要进行清理，主要是清除油污和灰尘，然后按一