2.3.6汽车转向灯模拟控制

汽车转向灯模拟控制主讲教师：王海杰《汽车单片机应用技术》汽车智能技术专业教学资源库1、理解单片机并行端口电路结构；2、掌握4个I/O口的特点；3、掌握蜂鸣器工作原理。知识目标1、能用单片机设计汽车转向灯模拟控制系统；2、能利用单片机定时器设计汽车转向灯模拟控制系统。能力目标学习目标任务初步训练单片机控制蜂鸣器发声。具体要求：单片机上电，则蜂鸣器发声。强化训练

设计一款具有左转、右转、刹车、紧急和停靠功能的模拟汽车转向灯系统。学习任务任务相关知识1、并行端口的结构2、蜂鸣器相关知识任务相关知识1、并行端口的结构51系列单片机有4个8位的并行I/O接口P0，P1，P2和P3，其中P0、P1、P2为准双向口接口，各接口均由锁存器，输出驱动器，输入缓冲器组成。各接口编址于特殊功能寄存器中，既有字节地址又有位地址。单片机跟外部信息的交换都是通过I/O口进行的。4个I/O口都可以用做输入/输出口，其中P0，P2通常用于对外部存储器的访问，P0口作为地址/数据复用口，分时输出外部存储器的低8位地址（A0～A7）和传送8位数据（D0～D7）；P2口作为地址总线口使用，输出高8位地址（A8～A15）。任务相关知识（1）P0口的结构P0端口某一位的结构如图所示。由图可见，P0端口由一个输出锁存器、一个转换开关MUX、两个三态输入缓冲器、输出驱动电路和一个与门及一个非门组成。控制信号C的状态决定转化开关的位置。当C=0时，开关处于图中所示位置，P0口用作通用I/O口；当C=1时，开关与反向器连接，P0口用作地址/数据总线。任务相关知识1)P0口用作通用I/O口当系统不进行片外的ROM扩展，也不进行片外RAM扩展时，P0口用作通用I/O接口。在这种情况下，单片机内硬件自动使C=0，MUX开关街上锁存器的反向输出端，与门输出的0使输出驱动器的上拉场效应管T1处于截止状态。因此，输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开路方式。P0口用作输出口，CPU在执行输出指令时，内部数据总线的数据在“写锁存器”信号的作用下由D端进入锁存器，经锁存器的反向端送至场效应管T2，再经T2反向，在P0.X引脚出现的数据正好是内部总线的数据。输出驱动级是漏极开路电路，若要驱动NMOS或其他啦电流负载时，需要外接上拉电阻（阻值一般为5—10Ω）。P0口中的输出可以驱动8个LSTTL负载。P0口用作输入口时，数据可以呀读自端口的锁存器，也可以读自端口的引脚。需要根据输入操作采用的是“读锁存器”指令还是“读引脚”指令来决定。任务相关知识2）P0口用作地址/数据总线当系统进行片外的ROM扩展或进行片外RAM扩展时，P0口用作地址/数据总线，对外部存储器进行访问，分时输出外部存储器的低8位地址（A0~A7）和传送8位数据（D0~D7），此时是一个真正的双向接口。对端口写1时，又可以做高阻抗输入端用。P0口在应用的过程中，需要注意以下问题：——P0口为双功能口——地址／数据复用口和通用I/O口。——P0口作地址/数据复用口时，有高电平、低电平、高阻抗三个状态，是一真正的双向端口，简称双向口，输出低8位地址和输出/输入8位数据。——P0口作通用I/O口时，需要在片外接上拉电阻，端口不存在高阻抗（悬浮）状态，是一个准双向口。——P0口作地址数据复用口时，此时不能再作为通用口使用。——P0口由原来的输出变输入使用时，应先置锁存器的Q端为1，方可保证引脚信息的正确读入。任务相关知识（2）P1口的结构P1接口是唯一的单功能接口，仅能用作通用的数据输入/输出接口。由图可见，P1口由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动电路组成。P1口的每一位都可以分别定义作输入/输出口。由于内部有约30Ω的上拉电阻，引脚不用再接上拉电阻。当用作输入方式时，需将“1”写入P1口。任务相关知识（3）P2口的结构如图所示，P2口由一个输出锁存器、一个转换开关MUX、两个三态输入缓冲器、输出驱动电路和一个反向器组成。控制信号C的状态决定转化开关的位置。当C=0时，开关处于图中所示位置，P2口用作通用I/O口，是一个准双向口；当C=1时，开关与地址线相接，P2口用作地址总线，输出高8位地址。

任务相关知识P2口在应用的过程中，需要注意以下问题：1）作为地址输出线时，P2口输出高8位地址，PO口输出低8位地址，可寻址64KB地址空间（现在已很少用此功能）。2）作为通用I/O口时，P2口为准双向口，功能与Pl口一样。任务相关知识（4）P3口的结构P3口是双功能口，除具有数据输入/输出功能外，每一接口还具有特殊的第二功能。如图所示，P3口由一个输出锁存器、三个输入缓冲器（其中两个为三态）、输出驱动电路和一个与非门组成。当P3口用作第一功能通用I/O口时，CPU对P3口进行字节或者位寻址，单片机内部硬件自动将第二功能输出线的W置1。作为输入时，也要先向口锁存器写入1，使引脚处于高阻输入状态。P3口在作为通用I/O口时，也属于准双向口。任务相关知识当P3口用作第二功能使用时，CPU不对P3口进行字节或者位寻址，单片机内部硬件自动将口锁存器的Q端置1。这时，P3口可以作为第二功能使用。端口第二功能定义如下：P3.0，P3.1：串行通信输入，输出口；P3.2，P3.3：外部中断0，1输入；P3.4，P3.5：定时器0，1输入；P3.6，P3.7：外部数据存储器“写”，“读”选通控制输出。P3口的应用过程中，需要注意以下问题：P3口内部有上拉电阻，无高阻抗输入态，因此P3口为准双向口。P3口作为第二功能的输出/输入，或第一功能通用输入使用时，均须将相应位的锁存器置1。实际应用中，由于复位后P3口锁存器自动置l，满足第二功能所需的条件，所以不需任何设置工作，就可以进入第二功能操作。任务相关知识

蜂鸣器1、蜂鸣器简介蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器按其结构主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。任务相关知识电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5～15V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电式蜂鸣器任务相关知识蜂鸣器按其是否带有信号源又分为有源和无源两种类型。有源蜂鸣器内部含有音频振荡电路，只需要在其供电端加上额定直流电压，其内部的振荡器就可以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。无源蜂鸣器内部没有振荡电路,可以理解成喇叭一样，需要在其供电端上加上高低不断变化的2KHz-5KHz音频方波电信号才可以驱动发出声音。单片机使用的蜂鸣器一般为无源电磁式蜂鸣器。在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障报警等等。由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。单片机驱动蜂鸣器发声有两种方式：一种是PWM输出口直接驱动，另一种是利用I/O定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。任务相关知识2、蜂鸣器驱动原理蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。51单片机通过一个三极管来放大驱动蜂鸣器，原理图如图所示。任务相关知识如图所示，蜂鸣器的正极接VCC（＋5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机引脚控制，当单片机引脚输出低电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当单片机引脚输出高电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制单片机引脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。通过程序改变单片机引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音调的声音。初步训练初步训练

单片机控制蜂鸣器发声。具体要求：单片机上电，则蜂鸣器发声。任务分析：假设采用I/O口定时进行反转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。为2500Hz的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为400μs，这样只需要驱动蜂鸣器的I/O口每200μs翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz，占空比为1/2的方波，再通过三极管放大就可以驱动这个蜂鸣器了。将蜂鸣器驱动电路接到单片机P1.7上，用程序控制P1.7引脚上输出频率为2500Hz，占空比为1/2的方波，即可驱动蜂鸣器发出声音了。初步训练电路图初步训练程序流程图初步训练操作步骤11、将单片机VCC接+5V，GND接地，EA接+5V。2、将P1.0接LED1，P1.1接LED2，P3.3接开关SW1，P3.4接开关SW2打开电源。3、打开KeiluVision4软件，根据流程图进行编程，并调试通过，生成HEX文件。4、将生成的HEX文件下载到单片机中。5闭合开关K1和K2，观察LED情况。并记录在任务工单中。6、完成实训操作，关闭电源，拆除接线，整理归位。7、完成任务工单中相关题目。初步训练参考程序ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOVP1,#0FFHDL1:MOVR7,#200DL2:DJNZR7,DL2DJNZR6,DL1DJNZR5,DL0RET;子程序返回END强化训练强化训练设计一款具有左转、右转、刹车、紧急和停靠功能的模拟汽车转向灯系统。具体要求：任务分析：（1）车辆转向时，相应一侧的头灯、尾灯及仪表板指示灯闪烁；（2）紧急开关闭合时要求6个信号灯全部闪烁；（3）制动刹车时，2个尾灯亮；（4）汽车停靠时，头灯、尾灯高频闪烁；一般闪烁频率为1Hz，高频闪烁频率为10Hz。强化训练电路图强化训练程序流程图强化训练操作步骤1、将单片机VCC接+5V，GND接地，EA接+5V。2、将P1.7接蜂鸣器电路，P1.1接开关S1，打开电源。3、打开KeiluVision4软件，根据流程图进行编程，并调试通过，生成HEX文件。4、将生成的HEX文件下载到单片机中。5、关闭开关，观察蜂鸣器现象，打开开关，再次观察蜂鸣器现象，并记录在任务工单中。6、完成实训操作，关闭电源，拆除接线，整理归位。7、完成任务工单中相关题目。强化训练参考程序ORG0000HSJMPSTARTORG0030HSTART:JBP1.1MAINSETBP1.7MOVR5,#100DL1:DJNZR5,DL1;延时200μs