汽车转弯信号灯模拟设计

汽车转弯信号灯模拟设计
摘要：
本设计在模拟汽车在驾驶中的左转弯、右转弯、刹车、闭合紧急开关、停靠等操作。

左、右转弯时相应的仪表板左、右指示灯和左、右头、尾灯闪烁；闭合紧急开关，6个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，左、右尾灯点亮；若正当转弯时刹车，则转弯时原闪烁的指示灯继续闪烁，同时另一个尾信号灯同时点亮，闪烁频率1Hz。

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，选择了四个开关（K1-K4）、1个AT89C52单片机、6只发光二极管（用来模拟信号灯发光）。

其中AT89C52单片机做为控制核心，当4个开关的状态发生改变后，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。

信号灯由发光二极管模拟替代。

通过这些，本控制系统能够很好的达到控制汽车转弯信号灯的目的，同时，所采用的单片机及其他元件的成本不高，还能很好的达到控制要求，不会增加汽车的制造成本。

对生产厂家和消费者来说是非常好的选择。

关键词：单片机汽车转弯信号灯AT89C52
Abstract:
The design in a simulated car driving in the left turn, right turn, brake, closed emergency switch, docking and other operations. Left, turn righ theappropriate instrument panel left and right indicator, left and right head and tail lights flicker; closed emergency switch, all lights flashing 6; car brakes, left and right tail lights; if just a turn brake the turn of the original flashing light continues to blink, while the other tail lights also light up, blinking frequency of 1Hz.
Based on the above design, this design uses the microcontroller in the control system, select the four switches (K1-K4), 1 个AT89C52 microcontroller, six light-emitting diode (LED lights to simulate). AT89C52 microcontroller as a control center which, when the four switch changes state, the microcontroller detects the signal after switching the output correlation signal through software, to drive the 6 car lights flash according to the state corresponding to the switch or long light. Analog signal from the light-emitting diodes instead. Through these, the control system can turn a good signal to control the car's purpose, the same time, the microcontroller and other components used in the cost is not high, but also good to control demand will not increase the manufacturing cost of the car. On manufacturers and consumers is a very good choice.
Key words: SCM Automotive turn signal lights AT89C52
目录
一设计概述 (3)
1.1 设计任务 (3)
1.2 设计要求 (3)
1.3 总体方案 (3)
1.4 控制器选择 (4)
二硬件设计方案 (5)
2.1 AT89S52功能特性概述 (5)
2.2 系统设计 (5)
2.3 资源分配 (5)
2.4 显示部分 (5)
2.4 电路原理图 (7)
三软件设计方案 (8)
3.1 系统总体软件设计 (8)
3.2 单片机程序设计流程图 (8)
3.3 单片机程序 (9)
四调试及运行结果 (11)
五设计总结与心得体会 (12)
参考资料 (12)
一 设计概述
1.1 设计任务：
在本课程设计中，其设计任务为设计并制作出汽车信号灯微机控制系统，控制的信号灯有仪表板左/右指示灯、左/右头灯和左/右尾灯共六类灯，在不同的驾驶操作控制下可驱动相对应的汽车信号灯闪烁或长亮。

1.2 设计要求
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、停靠等操作。

在转弯时，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、尾信号灯闪烁；闭合紧急开关时以上6个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，左右两个尾信号灯点亮；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。

闪烁信号灯以1HZ 频率慢速闪烁，其组合见表1-1。

通过实验箱上分别按K1、K2、K3、K4键来显示汽车刹车、紧急、停靠、左转和右转等状态。

操作
输出信号 左指示灯 右指示灯
左头灯 右头灯 左尾灯 右尾灯 左转弯（闭合左转弯开关） 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁 灭 右转弯（闭合右转弯开关
灭 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁 闭合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 刹车（闭合刹车开关）
灭 灭 灭 灭 亮 亮 左转弯时刹车 闪烁 灭 闪烁 灭 闪烁 亮 右转弯时刹车 灭 闪烁 灭 闪烁 亮 闪烁 刹车时紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 亮 左转弯时刹车闭合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 右转弯时刹车闭合紧急开关 闪烁 闪烁 闪烁 闪烁 亮 闪烁 停靠（闭合停靠开关）
灭
灭
闪烁
闪烁
闪烁
闪烁
表1-1 各种操作对应的指示灯输出
1.3 总体方案
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，选择了四个开关（K1-K4）、1个AT89C52单片机、6只发光二极管（用来模拟信号灯发光）。

其中AT89C52单片机做为控制核心，当4个开关的状态发生改变后，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。

信号灯由发光二极管模拟替代。

系统的总体设计图如下：
→ → →
图1-1信号灯控制系统总体结构图
开关量输入
信号
调整
AT89C52
单片
机 信号灯
1.4控制器的选择
方案一：采用继电器控制
采用继电气控制也可以控制汽车转弯信号灯系统，但由于现在对汽车安全要求比较高，实时响应快来说，继电器控制就是显得有些不足，由于其断开吸合的状态，使得其相应具有延时性，并且继电器不断地断开吸合，使继电器的使用寿命变短，须经常更换继电器，并且断开吸合会产生噪声，严重影响汽车的性能，因此继电器不适合用来控制汽车转弯信号灯。

方案二：PLC作为控制器
用PLC控制汽车转弯信号灯系统，由于PLC对开关信号的控制精确度高，控制系统可靠性高、抗干扰能力强。

并且PLC的体积小、质量轻、功耗低，集成度非常高。

但同时，PLC 的成本非常高，对于一般的汽车转弯信号灯控制系统来说无意识增加了成本，而且对只有但出门的开关量控制而无计数、定时、算术运算等运算的信号灯控制系统来说更是大材小用，浪费资源。

方案三：由555定时器构成的控制器
由于555定时器内部的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，它的振荡器受电源和温度的影响很小。

方案四：单片机作为控制器
单片机控制系统同样具有PLC的各种优点，与PLC的不同之处就是其集成度没有PLC高但对于汽车转弯信号灯的控制系统来说，单片机的功能已经足够用了，而且比PLC相比，其成本够低，不会大幅度增加汽车的成本，非常适合来控制汽车的转弯信号灯。

综上所述，本控制系统采用单片机来作为本设计的的控制器。

单片机的选择：
AT89S52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

AT89S52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89S52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89S52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性：
·兼容MCS51指令系统· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM· 32个双向I/O 口·256x8bit内部RAM·3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz·2个串行中断·可编程UART串行通道·2个外部中断源·共8个中断源· 2个读写中断口线· 3级加密位·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能。

二硬件设计方案
2.1 AT89S52功能特性概述
AT89S52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

AT89S52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89S52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发成本。

AT89S52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性：
·兼容MCS51指令系统
· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM
· 32个双向I/O口· 256x8bit内部RAM
· 3个16位可编程定时/计数器中断
·时钟频率0-24MHz
· 2个串行中断
·可编程UART串行通道
· 2个外部中断源·共8个中断源
· 2个读写中断口线· 3级加密位
·低功耗空闲和掉电模式
·软件设置睡眠和唤醒功能
2.2系统的组成
汽车转弯系统的组成主要由单片机、显示电路、按键、电源等电路组成。

其工作原理为当分别每按下不同的按键就会分别出现左头灯、右头灯、左指示灯、右指示灯、左尾灯、右尾灯的闪烁和长亮的不同情况。

2.3资源分配
软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下
1．晶振采用12MHZ；
2．内存分配
P1口与四个独立按键相连接。

P0口用来控制发光二极管闪烁与长亮，低电平有效，可以节省资源分配，降低生产成本。

2.4 显示部分
由于此处采用单片机模拟汽车转弯信号灯的工作原理，所以采用发光二极管来作为信号灯。

由于单片机P0的负载有限需要上拉电阻进行驱动，而光二极管由P0口控制低电平有效，可以减少硬件资源。

发光二极管（LED）是一种由磷化镓（CaP）等
半导体材料制造而成的，它就会发光。

发光二极管也和普通二极管一样由PN结构成，也具有单向导电性。

它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。

按发光二极管的发光颜色分为有色光和红外光。

有色光又分为红色光黄色光、橙色光、绿色光等。

另外，发光二极管还可以分为普通单色发光二极管、高亮度发光发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、相应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。

她属于电流控制型半导体器件，使用时需串联合适的限流电阻。

因此选用单色发光二极管作为显示器件。

2.4 电路原理图
Protel原理图
PCB图
第三软件设计方案
3.1系统总体软件设计
系统总体软件设计的结构流程图如下：
独立键盘AT89S52单片机显示电路3.2单片机程序设计流程图
开始
P1口赋值并
读取键盘状态
N
是否有键按下？
Y
执行条件跳转指令
跳转到相应的显示程序
3.3单片机程序
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN: MOV A,#0FFH ;P1口置"1"，为输入做准备
MOV P1,A
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0FFH ;读如开关状态
MOV DPTR,#TABLE
RL A ;累加器乘2
JMP @A+DPTR
TABLE: AJMP DISP0 ;同时打开
AJMP DISP1 ;K1合上,K2打开
AJMP DISP2 ;K2合上K1打开
AJMP DISP3 ;K1K2同时合上
AJMP DISP4 ;K3合上
AJMP DISP5 ;K1,K3和尚
AJMP DISP6 ;k2k3合上
AJMP DISP7 ;K1K2K3合上
AJMP DISP8 ; K4合上
AJMP DISP9 ;K1K4合上
AJMP DISP10 ;K2K4合上
AJMP DISP11 ;K1,K2,K4合上
AJMP DISP12 ;k3,k4合上
AJMP DISP13 ;K1，K3，K4合上
AJMP DISP14 ;k2,k3,k4合上
AJMP DISP15 ;k1,k2,k3,k4闭合
DISP0: MOV P0,#0FFH ;所有开关同时打开，所有灯都熄灭
LJMP MAIN
DISP1: MOV P0,#11101010B ;K1合上，其余打开，L1L3L5亮,表示左边转弯LJMP LOOP
DISP2: MOV P0,#11010101B ;k2合上，其余打开，表示右边转弯LJMP LOOP ;调用延时程序
DISP3: LJMP DISP0 ;K1K2同时合上，所有灯熄灭
DISP4: MOV P0,#11000000B ;K3合上，紧急闭合，所有灯闪烁
LJMP LOOP
DISP5: LJMP DISP0 ;所有灯熄灭
DISP6: LJMP DISP0 ;所有灯熄灭
DISP7: LJMP DISP0 ;所有灯熄灭
DISP8: MOV P0,#11001111B ;K4合上，刹车，L5L6亮
CLR P0.4
CLR P0.5
LJMP MAIN
DISP9: MOV P0,#11001010B
CLR P0.5 ;L6长亮
LCALL LOOP1 ;调用延时程序
DISP10: MOV P0,#11000101B
CLR P0.4 ;L5长亮
LCALL LOOP2
DISP11: LJMP DISP0 ;所有灯熄灭
DISP12: MOV P0,#11000000B
CLR P0.4 ;L5长亮
CLR P0.5 ;L6长亮
LCALL LOOP3
DISP13: MOV P0,#11000000B
CLR P0.5 ;L6长亮
LCALL LOOP1 ;调用延时程序
DISP14: MOV P0,#11000000B
CLR P0.4 ;L5长亮
LCALL LOOP2
DISP15: MOV P0,#11001100B ;L1、L2、L5、L6闪烁LJMP LOOP
LOOP: LCALL DELAY ;延时500mS
MOV P0,#0FFH
LCALL DELAY ;延时500mS
LJMP MAIN
LOOP1: LCALL DELAY ;延时500mS
MOV P0,#0FFH
CLR P0.5
LCALL DELAY ;延时500mS
LJMP MAIN
LOOP2: LCALL DELAY ;延时500mS
MOV P0,#0FFH
CLR P0.4
LCALL DELAY ;延时500mS
LJMP MAIN
LOOP3: LCALL DELAY ;延时500mS
MOV P0,#0FFH
CLR P0.4
CLR P0.5
LCALL DELAY ;延时500mS
LJMP MAIN
DELAY: MOV R5,#10 ;延时子程序
DEL0: MOV R6,#255
DEL1: MOV R7,#98
DEL2: DJNZ R7,DEL2
DJNZ R6,DEL1
DJNZ R5,DEL0
RET
END
第四系统调试及运行结果
通过protues仿真图可以帮助我们设计电路原理图。

调试及运行结果
通过设计和编写程序代码，运行程序后，其结果为当拨动相应的开关后,其对应的汽车信号指示灯状态将发生变化，闪烁或长亮，直到下一个动作为止，刚开始时候，其信号灯的动作与实际的操作不匹配，经过小组成员的协同努力,最终在运行程序后能得到与要求相匹配的结果，其具体的调试结果如下表所示。

驾驶信号操作调试结果
左指示灯L3
右指示灯L4
左头灯L1
右头灯L2
左尾灯L5
右尾灯L6
合上左转
闪烁——闪烁——闪烁——
合上右转
——闪烁——闪烁——闪烁
合紧急开关
闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁
合上刹车
————————亮亮
左转弯时
刹车闪烁——闪烁——闪烁亮
右转弯时
刹车——闪烁——闪烁亮闪烁
刹车、并合紧急开关
闪烁闪烁闪烁闪烁亮亮
左转弯/刹车/合紧急开关
闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁亮
右转弯/刹车/合紧急开关
闪烁闪烁闪烁闪烁亮闪烁
停靠开关
闪烁闪烁————闪烁闪烁
闪烁1Hz
第五设计总结与心得体会
经过三周的锻炼和学习,我们学到了许多书本上没有的知识,从方案的论证、课题的选择、电路原理，到电路上元器件的焊接、电路的调试，程序的编写，调试下载，一步步，我受益匪浅。

这项设计简单，实用，想比其他低频信号发生器稳定而且价格低廉。

但是其中不免有考虑不完善的地方。

比如频率的可调范围不怎么理想，能输出的波形不怎么多。

但是虽说如此，我还是成长许多的，我认识到毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，更体会到了自己独立设计的难度，当然更多的是锻炼了我解决实际问题的能力，和提高查阅文献资料、软件应用等其他能力水平，而且通过对设计的整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，经验得到了丰富。

这是我希望看到的也正是我们进行此次设计的目的所在。

虽然此次毕业设计不是很繁琐，但是对于系统的设计、系统的实现、系统的安全等问题的处理都是需要以扎实的专业知识为基础的，所以由设计开始就是一个不断学习、不断改进和不断求教的过程。

在这段过程中我们下载了许多有关文献同时也到图书馆翻阅了许多相关资料，对于设计进度也是先安排学习后进行设计的，当然在设计过程中也是不断学习的，这些所学到的知识是很珍贵的。

在设计中一些技术上的问题让我们很头痛，例如该采用哪种模块，如何让系统尽量变的简单，因为我们大家都知道，系统越简单越稳定，这就让我们想到尽量选择最优方案，虽说这次设计有点简单，但是我们相信它会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。

今后我们会更加努力的学习，完成更多更先进的设计。

[参考资料]
[1] 李朝青．单片机原理及接口技术（第3版）．北京：航空航天大学出版社，2005
[2] 岂兴明等．51单片机编程基础与开发实例详解．北京：人民邮电出版社，2008。