【《汽车智能照明灯控制系统的仿真与调试分析案例》3000字】

II汽车智能照明灯控制系统的仿真与调试分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u11653汽车智能照明灯控制系统的仿真与调试分析案例 1289601.1PROTEUS软件介绍 1130791.2仿真电路设计 1243291.3基于KEIL的源代码编写 3320291.4PROTEUS与KEIL的联合仿真 51.1PROTEUS软件介绍PROTEUS嵌入式操作系统软件仿真与设计开发软件平台工具软件，这是一款由英国Labcenter公司所授权自主发研的工具软件。是目前全球大陆范围内最先进的各种单片式电机和外围控制元件编程仿真控制软件。从系统软件集成原理设计示意图的设计分析和发布图、源代码的封装调试再到对软硬件集成电路相同点的仿真。真正在软件技术设计层次上完全实现了从软件设计师的概念开发到软件生产商的整体设计[16]。1.2仿真电路设计按照系统的功能特点，电路设计大致来说可以将其系统划分为：单片机最小输入系统模块、并行输入接口系统模块、信号发出输入接口模块、命令执行器硬件驱动四个模块。仿真集成电路总图如表1.1所示:图1.1仿真总体电路图该系列单片机的控制器原理是通过选择的AT89C51单片机。在单片机引脚的进行分配上，AT89C51的引脚P0.0~P0.2以及P0.5~P0.7分别通过同时连接两块基于L297芯片的CW/CWW、CLOCK、ENABLE三个引脚，来直接控制步进式发电机的正常运行。P1.0~P1.7引脚分别与ADC0808芯片的8个数据输出端口通过OUT1~0UT8连接。P3.0~P3.3连接4个LOGICSTATE的元器件。XTAL1、XTAL2与晶振、电容器直接并联连通。这就是说它构成了实现单片机系统功耗最小的重要部件。其中的仿真集成电路的线框图及其结构电路如图1.2所示:图1.2最小单片机仿真电路图在实际中使用时，ADC0808转换系统开始时的启动时钟信号引脚引脚START与一个AT89C51的地址P2.0相连，转换开始运行时的钟信号引脚与单片机地址P2.1相连。地址数据机锁存允许主信号引脚ALE与两路单片机P2.2相连，主机地址锁存选择引脚与两路单片机地址P2.3~P2.5相连。输出电压允许通过信号引脚0E来连接5V的输出电压，置OE=1。输出数据是通过信号转换电路获取的信号数据。Vref(+)引脚下电接5v直流电源，Vref(-)引脚上电接地。八个不同数据读入输出引脚，可从OUT1~OUT8分别通过两个单片机上的P1.0~P1.7引脚连接进行数据连接。其中的电路图结构如图1.3所示：图1.3A/D转换仿真电路图步进控制电机的驱动系统部件，主要是根据系统的原理和设计方案分别采用一个L297和一个L298芯片共同组成联合进行控制。L297和L298组成的两种联合驱动控制模式电机驱动芯片因其强大的功能特点而使其具有诸多功能。在本次操作系统中仅仅需要用户操作一个L297芯片上的三个虚拟端口。通过对ENABLE端口的控制，它就可以直接决定整个步进驱动电机的具体工作运行状态；通过对CW/CWW两个端口的串行运算就直接决定了整个步进驱动电机的的前进方向；它们通过对CLOCK端口的串行运算控制来直接决定所要进行发送的每个脉冲信号次数。其主要仿真原理电路图示框图及其结构电路如图1.4所示；图1.4步进电机驱动仿真电路图1.3基于KEIL的源代码编写本文的研究课题选择目前最为广泛应用的51系列单片机，基于C语言软件开发测试系统。KeilC51作为开发单片控主机软件应用程序的一个基本编译测试工具和开发环境。KeiluVision4是一个名为KeilC51forWindows的小型嵌入式软件集成系统开发应用环境，它现在可以被广泛应用于汇编源程序、连接和重定位目标文件和库文件、创建HEX文件、调试一个项目的工作程序等。下图1.5为Keil的操作界面：图1.5Keil源代码程序图(1)点击右键新建一个文件目录，选择ProjectNewProject，在此时弹出的两个对话框中，分别依次输入自己选定需要重新保存的两个文件名和自己选定的需要重新保存的文件目录。并在屏幕弹出的“SelectDeviceforTarget"提示对话框中，自动提示选择此次实际仿真所需要直接使用的电路是哪种单片式主机电路类型。这里我们首先选择了直接使用AT89C51。(2)在系统中新建各个模块的文件，输入这些文件名并把它们保存下来，然后把每个文件都被添加到上一步要求所建立的项目中。为了使得编程的过程变得更加合理和规范，把每一个功能模块单独地新建了一个文档来进行编写。(3)调试程序的自动编写工作全部完成后，需要先对程序源代码版本进行一次自动调试。一般来说，常规的图像调试方法是直接在整个软件系统编译器中，使用整个应用程序编译器本身进行调试，通过图像观测整个调试窗口各种调试寄存器、变量和调试并行口，所有调试数据写入输出的运行情况和调试结果，不断地对调试源代码数据进行不断修改和更新调整。Keil调试界面如图1.6所示：图1.6程序调试(4)对于如KEIL中的每个程序符号进行仿真检查，通过连续的程序调试等多种方式，用来不断纠正其在程序设计中的各种设计语言和程序逻辑上的出现的错误后，需要把自己已经精心编写好的仿真程序，格式改为一个完全能够与在进行如PROTEUS等仿真时同样可以正常使用的文件格式。在KEIL的“OptionsforTarget"窗中让你点击然后勾选“CreateHEXFile”的一个复选框，让Keil用户能够直接下载生成一个应用联合软件仿真版本所需的一个HEX文件，然后再次直接点击“rebuildalltargetfile”，最终你就可以直接生成版本相应的一个HEX文件。如图1.7所示：图1.7生成HEX文件1.4PROTEUS与KEIL的联合仿真在Keil中需要进行的单纯软件调试，只能够准确地发现一个应用程序的语言错误和一些逻辑上的错误。而对于一些没有逻辑错误的应用程序，在硬件电路中运用后是无法实现，所有人预想结果的特殊情况却又是无法被检测得出来。因此我们通过采用PROTEUS与KEIL联合仿真技术就能很好地解决这一问题。同时我们也可以通过检测得出许多其他硬件电路存在一些问题，例如电阻、晶振的数值选取不当。联合编辑进行过程仿真时，双击PROTEUS仿真电路，打开一个此时可以手动进行联合编辑的仿真对话框，点击“programfile”选项，在此时弹出的编辑对话框中，只要选择刚才所需要编辑生成的HEX文件，即可将它作为一个用于单片机和微控制器的一个联合仿真过程。如图1.8所示：图1.8PROTEUS与KEIL联合仿真仿真电路调试的操作过程，主要点击两个电位器上的POT-HG旁边的上下两个箭头直接改变两个电位器的输入路径、阻抗数值，从而直接调节它们输入的信号电压输出数值。并用来仿真实现各种模拟驾驶汽车上的车速传感器和汽车方向盘上的转角传感器的信号进出；然后通过移动鼠标直接分别点击电位LOGICSTATE旁边的上下两个箭头后就可以直接改变它们的信号输入输出电压。若该调速系统电机运行正常，则一个微控制器便算机会自动发出信号，然后经一个L297和一个L298芯片电机带动步进电机电机进行旋转。由于本系统设计中所有的要求能够实现的各种应用功能都比较繁琐，因此在不断进行软件仿真和系统调试的过程同时，还非常需要耐心细致地认真去做。1.4.1转弯随动仿真汽车在进行转弯操作时，首先通过汽车车速传感器测得车速，这里车速传感器通过一个滑动变阻器来进行代替，其电压表代替车速（2.5V），再通过测得汽车方向盘转角传感器转角大于给定数值，这里用另一个滑动变阻器来代替转角传感器，其电压表测得数据代替方向盘转角（1.75V）。将采集到的车速和转角输入到PID控制器，通过计算偏差和控制量实现步进电机正转，从而实现车灯随转弯变动转角。仿真电路图如下图1.9所示：图1.9车身随动仿真1.4.2车身俯仰仿真汽车在行驶时，由于车身俯仰的变化，由车身高度传感器（4个LOGICSTATE元器件）采集数据判断车身是否需要进行前照灯的垂直调光，当采集数据大于或小于系统设定值时（89.6°）则车身需要进行垂直调光，改变4个LOGICSTATE元器件的上下两个箭头变动，就可以向微控制器发送需要的0或1的信号，实现垂直步进电机变动，以此来实现车身俯仰仿真，仿真电路图如下：图1.10车身俯仰仿真图1.4.3上坡调整仿真当汽车在高速行驶时，首先车速传感器判断汽车车速大于设定数值（60