汽车灯光控制电路设计

陕西理工学院毕业设计汽车灯光控制电路设计张宝强（陕西理工学院物理系电信062，陕西汉中723001）指导老师：宋卫星[摘要]采用AT89C51单片机设计的汽车灯光控制电路，利用其4个I/O口分别实现对汽车灯光的控制、显示功能，其中还添加了转弯灯、紧急灯的警示声音功能。运用较少的硬件与适当的软件结合就可以很容易的实现设计的要求，而且灵活性强，也可以通过软件编程实现更多的附加功能。[关键字]AT89C51单片机；灯光；控制AutoLightControlCircuitZhangBaoqiang(Grade06,Class2,MajorElectronicInformationScienceandTechnology,PhysicsDept.,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi)Tutor:SongWeixingAbstract：Withthegradualimprovementoflivingstandards,moreandmorepeoplehavetobuythecar.Thistrafficsafetyproblemandmoreandmoreprominent,whileacar,itslights,signalisgoodorbadislargelyaffectedthelivesofdriversandpedestrians.Therefore,thevehiclelightingcontrolcircuitresearchanddesignhasgreatvalue.MCUdesignwiththecarlightcontrolcircuit,andpowerful,withlesshardwareandappropriatesoftwarecanbeeasilycombinedtoachievethedesignrequirements,andflexibilitycanalsobeachievedthroughsoftwareprogrammingmoreadditionalfeatures.Keywords：AT89C51MCU;light;control陕西理工学院毕业设计第i页共16页目录1引言....................................................12设计方案.................................................12.1功能要求..................................................12.2设计方案..................................................13硬件设计.................................................23.1AT89C51单片机的结构及功能................................23.1.1AT89C51的结构及引脚..................................23.1.2AT89C51的主要性能....................................33.1.3AT89C51的管脚功能....................................33.2AT89C51的时序电路........................................43.3AT89C51的复位电路........................................53.4AT89C51的电源电路........................................53.5汽车灯光控制电路..........................................64软件设计.................................................75仿真与调试...............................................75.1KEILC51µVISION2介绍......................................75.2PROTEUSPROFESSIONAL7.5介绍.................................85.3调试......................................................96结论.....................................................9陕西理工学院毕业设计第ii页共16页6.1设计结果..................................................96.2系统缺陷及建议............................................96.3致谢......................................................9参考文献.................................................10附录程序清单............................................11陕西理工学院毕业设计第1页共16页1引言随着汽车数量的大量增加，交通安全问题也越来越严峻。而汽车车灯光控制系统的可靠、稳定对于安全行驶起着非常重要的作用，因此汽车灯光控制电路的研究和设计成为解决交通安全问题的一种好的途径。汽车工业的发展也促使汽车车灯控制电路的设计和研究不断的提高，汽车的功能要求也越来越庞大，因此各单元电路也需要向小型化的方向发展，以使汽车能够能装入更多的功能模块。传统的使用纯硬件设计的电路，不仅电路庞大复杂，而且一旦出了问题维修检测起来也耗时费力。因此智能化、小型化的电路设计走上了时代的潮流，也必将影响以后的汽车控制系统的设计，不仅如此还要综合考虑加工工艺、寿命、成本等问题，以使设计的电路能够大量普及。伴随着汽车工业的发展，汽车灯光控制电路的发展已经非常的成熟，目前，汽车灯光控制系统发展充分利用了现代科技的发展成果。采用纯硬件、PLC电气控制技术设计的汽车灯光控制电路已经得到大量应用。传统的采用纯硬件设计的电路正逐渐向着软硬结合的方向发展，也将随时应用最新的科学技术。单片机的发展正朝着低功耗、高性能、低价格和外围电路内装化的方向发展。因此，采用单片机设计的汽车灯光控制电路，应用软件来实现庞大的控制功能，而且通过外围电路的扩展还能实现更多的附加功能。这种控制电路不仅体积小、成本低，而且也更加智能，可以随时修改整个控制功能，非常适合现代汽车工业的发展潮流。总之，使着汽车灯光控制电路向着更加可靠，功能更加庞大、智能的方向发展]1[。2设计方案2.1功能要求汽车车灯采用发光二极管来设计，汽车前部两侧各有远光灯一部（夜间正常行车时使用，大功率白色发光二极管），近光灯一部（夜间行驶汇车时使用，小功率白色发光二极管），远光灯与近光灯不能同时使用；汽车左右各有2个指示灯：方向灯（小功率黄色发光二极管），雾灯（大功率黄色发光二极管）。汽车后部两侧各有刹车灯一部（小功率红色发光二极管），尾灯一部（大功率红色发光二极管）。刹车时，刹车灯亮（不闪）。转弯时，汽车方向灯应该一闪一闪。紧急情况时，汽车的刹车灯与尾灯应同时闪烁。2.2设计方案采用AT89C51单片机来完成汽车灯光控制电路的设计。利用单片机丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，实现基本的功能要求。汽车车灯控制电路的方框图如2.1所示。图2.1汽车车灯控制电路的方框图电源电路即为驱动单片机工作的电源所设计的电路，它的输出端与单片机的Vcc相连，本设计电路采用USB口转换5V直流作为单片机电源。时序及复位电路是作为单片机能正常工作所必须的最小系统，前者提供单片机工作所需的时拍，后者初始化单片机。灯光控制模块是汽车灯光的控制按钮，共有7个，直接连接到P1口的各口线上，按下则相关的灯亮，再按则灭。灯光显示模块即为汽车灯光显示电路，通过开关控制其显示情况。报警模块是在汽车转弯或发生紧急情况时，随着相关车灯闪烁的同时，驱动蜂鸣器响以发出警报，以提醒行人或求救。AT89C51电源电路时序及复位电路灯光控制模块灯光显示模块报警模块陕西理工学院毕业设计第2页共16页3硬件设计3.1AT89C51单片机的结构及功能3.1.1AT89C51的结构及引脚AT89C51就是一个微型计算机，AT89C51单片机主要由运算器、控制器、存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。它的内部结构图如3.1.1所示。图3.1.1AT89C51单片机芯片内部结构运算器包括一个可进行8位算术运算和逻辑运算的单元ALU，8位的暂存器1（TMP1）、暂存器2（TMP2），8位累加器ACC，寄存器B和程序状态寄存器PSW等。控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器及定时电路等。AT89C51片内有FlashROM（程序存储器，只能读）和RAM（数据存储器，可读可写）两类，他们各自有独立的存储地址空间，与一般的存储器配置方式很不同。AT89C51单片机有4个与外部交换信息的8位并行接口，即P0-P3。他们都是准双向口，每个端口各有8条I/O线，均可作输入/输出。P0-P3口4个锁存器同RAM统一编址，可以把I/O口当做一般特殊功能寄存器（SFR）来寻址。图3.1.2AT89C51的引脚如图3.1.2所示是一个双列直插封装（DIP）方式的AT89C51单片机，它共有40个引脚。其振荡器和时序OSC程序存储器4KBFlashROM数据存储器256字节RAM/SFR2×16位定时器/计数器80C51CPU64KB总线扩展控制器可编程I/O口可编程全双工串行口外部事件计数输入外中断内中断控制P0P1P2P3串行通信DBUS陕西理工学院毕业设计第3页共16页中很多引脚具有第二功能，使用时要加以注意。3.1.2AT89C51的主要性能AT89C51是一种4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的解决方案。AT89C51主要特性如下所述。·与MCS-51兼容，一个8位的80C51微处理器（CPU）；·片内256字节数据存储器RAM/SFR，用于存放可以读/写的数据；·片内4K字节可编程闪烁存储器，用于存放程序、一些原始数据和表格；·寿命：1000写/擦循环；·数据保留时间：10年；·全静态工作：0-24MHz；·三级程序存储器锁定；·4个8位并行可编程I/O口P0-P3，每个口既可作输入又可作输出；·两个16位定时器/计数器，每个定时器/计数器可设置成计数方式，用以对外部事件计数，也可设置成定时方式，根据定时结果实现单片机控制；·5个中断源、两个中断优先级；·一个全双工UART(通用异步发送接收器)的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与计算机之间串行通信；·具有低功耗的闲置模式和掉电模式；·片内振荡器和时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接，最高允许振荡频率为24MHz]2[。3.1.3AT89C51的管脚功能VCC（40脚）：电源端，为+5V。GND（20脚）：接地端。P0口（P0.0-P0.7,39-32脚）：P0口为一个8位漏级开路准双向I/O口，每脚可吸收8个