单片机课程设计：汽车转向灯控制系统

单片机原理及系统课程设计

专业：自动控制

班级：控093

姓名：古月

学号：2009020202

指导教师：

交通大学自动化与电气工程学院

2012 年7月1日

基于单片机的汽车转向灯控制系统

1 引言

车灯是行车安全的必备件，除了具有照明作用，对行人和其他车辆还具有转向、刹车等警示作用。汽车转向和故障信号灯是汽车运动方向和车身状态的表示信号，关系着汽车的安全问题，因此基于单片机的汽车转向灯控制器一直以来都是汽车电子设计中的一个十分重要的领域。本设计是设计一个单片机控制系统，在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠、倒车等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。它主要是对单片机的并行输入/输出口电路的应用，通过I/O口控制发光二极管的亮﹑灭﹑闪烁，加上一些串口电路﹑按键电路﹑驱动电路来模拟汽车尾灯的功能并在PC机上显示此时的汽车行进状态。

汽车转弯或停靠时，相应的信号灯要发出闪烁的灯光信号，目前国广泛使用电热式闪光器产生闪光信号。闪烁频率在50～110 次/分，但是一般控制在60～95 次/分之间。闪光器是通过调节镍铬丝的拉力和触点的间隙来满足频率要求的，灯泡功率的大小也会影响闪烁频率，因此在更换闪光器或灯泡时调整比较困难。同时，系统没有故检测，驾驶员无法知道车外的转向灯及故障指示灯是否点亮，从而影响行车安全。到目前为止，我们还没有发现能检测灯丝断这种故障的有效方法。针对上述问题，我们用AT89C51单片机设计了一套汽车转向灯控制系统。用LED产生闪光信号，同时能自动检测信号灯故障。

2 设计方案及原理

汽车转弯灯单片机控制系统电路是由单片机AT89C51、复位、时钟、LED显示电路、按键电路构成等几部分组成。

2.1 系统设计

本设计要求在汽车进行左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠、倒车等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。根据设计要求，制定总体的设计思想：以单片机AT89C51为核心芯片通过控制LED的显示来模拟汽车转向灯，即用开关K1-K6的闭合分别模拟刹车、紧急、停靠、左转、右转、倒车操作；用LED

发光二极管D1-D8的亮灭显示来模拟汽车的故障指示灯、左头灯、右头灯、左转弯信号灯、右转弯信号灯、左尾灯、右尾灯、倒车灯的显示情况。转向时，规定左右尾灯、左右头灯仪表板上2个指示灯相应地发出闪烁信号；应急开关合上时，6个信号灯都应闪烁；汽车刹车时，2个尾灯发出稳定亮信号；如正当转向时刹车，转向时原应闪烁的信号仍应闪烁。它们都是频率为1Hz低频闪烁，在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为30Hz的高频闪烁。任何上述之外的开关组合，都将出现故障指示灯闪烁，闪烁频率为30Hz。

2.2 单片机系统的工作原理

2.2.1开关状态检测

开关状态检测，对AT89C51来说是输入关系，可轮流检测每个开关状态，以每个开关的状态让相应的发光二极管指示；也可以一次性检测六路开关状态，即用MOVA, P2指令一次性把P2端口的状态全部读入，取低6位的状态来指示。

2.2.2输出控制

以LED发光二极管D1--D8来指示，此设计用指令MOV P1, #111XXXXXB 方法来实现。

2.2.3定时器和计数器

信号的控制是定时器与中断系统的联合使用得以实现的结果。在汽车转弯灯的控制中主要利用AT89C51单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现灯闪烁的延时和故障检测，即通过对系统时钟脉冲的计数来实现的，计数值由程序设定。

设计中利用定时器/计数器0,一个软件计数器产生低频（1Hz）闪烁功能。利用定时器/计数器0来产生为时30ms的定时信号，以实现高频（30Hz）闪烁功能。

2.2.4中断系统

通过C51的软件编程实现对中断系统的处理。利用MCS-51系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现灯闪烁的延时和故障检测。当检测到操作错误，

可以利用中断系统请求CPU及时处理这些故障，实现对系统的实时控制，同时操作人员可以利用键盘等实现中断，完成人工介入，实现人机联系。

2.2.4汽车转向灯控制

在汽车转弯或应急状态下，外部信号灯和仪表板它们指示灯的闪烁频率为1Hz，称低频信号。当停靠开关合上时，外部信号灯以30Hz频率闪烁此时为高频信号。汽车转弯灯设计6个按键控制信号灯的转向、停靠、应急等。按键安排为：K1键为刹车开关；K2键为紧急开关；K3键为停靠开关；K4键为左转弯开关；K5键为右转弯开关；K6键为倒车开关。

2.3汽车转向灯控制系统的硬件设计

2.3.1按键电路

根据设计的要求，本设计选用独立式键盘。其工作原理为，单片机引脚作为输入使用，首先置“1”。当键没有被按下时，单片机引脚上为高电平；而当键被按下去后，引脚接地，单片机引脚上为低电平。是否有键按下，以及被按下的是哪一个可以通过单片机引脚电平显示出来。图1是电路板上按键的接法，6个按键分别接到P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4和P2.5。对于这种接法，各程序可以采用不断查询的方法，其功能就是：检测是否有键闭合，判断键号并转入相应的键处理。

图1 按键控制电路

2.3.2 时钟电路

采用单片机部晶振。如图2所示，在MCS-51系列单片机部有一个高增益反向放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片外部XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。外接晶体振荡器以及电容C6和C7构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中，C6和C7的大小会对振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度特性有一定的影响。

图2时钟电路

2.3.3 复位电路

上电复位电路如图3所示，是利用外部复位电路实现。振荡器启动时间

不超过10ms，在加电情况下，可以使单片机复位。电平复位将复位端通过电

阻与Vcc相连，按键脉冲复位是利用RC分电路产生正脉冲来达到复位的。

在按键电平复位和按键脉冲复位两种简单的复位电路中，干扰易串入复位端，

会引起部寄存器错误复位，故可在复位端引脚上接一个去耦电容C8。

图3 复位电路

2.3.3 LED显示电路

本设计通过驱动芯片ULN2803将AT89C51单片机的P1口输出与LED发光二极管相连，当AT89C51单片机的P1引脚是高电平时，LED不亮，当P1引脚是低电平时，LED亮。但是在汽车转向灯里要根据汽车方向来控制信号灯，而实现LED的亮与灭。

2.4汽车转向灯控制系统的总电路原理图

汽车转向灯控制系统总电路原理图见附录一。

2.5汽车转向灯控制系统的软件设计

汽车转向灯控制系统主程序流程图如图4所示，系统中断服务程序流程图如图5所示，键功能程序流程图如图6所示。

主程序中完成对汽车转向灯控制系统的初始化工作，判断是否有键被按下，当开关没有动作时无输出，调用延时程序，延时1s，当判断有开关被按下时，进入中断。中断程序主要完成各开关按下时汽车转向灯信号的相应显示，其中也在各分支中调用了延时程序，以使LED在不同的分支以相应的频率闪烁。