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1、单片机课程设计题 目： 汽车转向信号灯设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 评语：成绩 引 言随着单片机的日益发展，其应用也越来越广泛，通过对“汽车转弯灯单片机控制系统”设计，可以对单片机的知识得到巩固和扩张。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、停靠等操作时，实现对各种信号指示灯的控制。本设计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，加上一些复位电路按键电路驱动电路来模拟汽车尾灯的功能。汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠等操作。在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆应使左转开关或右
2、转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转弯灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转弯灯、右尾灯闪烁；合紧急开关时要求前面所述的6个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，两个尾灯点亮；如正当转弯时刹车，则转弯时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。以上闪烁，都是频率为1Hz的低频闪烁；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10Hz的高频闪烁。通过做实物，编写程序，完成了设计的要求。通过该设计，对单片机的认识有了更进一步的了解，对单片机的各个口的功能作用了解加深，对Protel的应用更加熟练，对设计系统有了了解，掌握了一些设计方法，受益不少。一汽车转弯灯单片机控制系统设计方案及工作原理1.1 设计方案本次
3、单片机的控制系统以AT89S52为控制器；键盘为输入信号，由于AT89S52本身的功能强大，汽车转弯灯的驱动用单片机的驱动功能来完成。使得单片机的功能得到了充分的运用；并且显示电路从并行I/O口输出，由限流电阻和发光二极管组成，低电平使发光二极管导通，显示出相应的转弯信号；为提升了系统的可靠性，本方案中有故障检测电路和报警电路，能对每条显示电路进行现场监控，若有故障，发出报警信号，具有一定的检测功能。进行仿真后，能清晰的看到在控制输入信号的状态下，相应的信号灯发出转弯的指示信号。本次设计对汽车转弯灯单片机控制系统地分析与设计，对单片机控制系统进行了仿真调试，达到了设计预期目的。1.2 汽车转弯
4、灯工作原理由定时器/计数器与中断系统的联合组成控制系统的工作原理。如汽车上有一个转弯控制杆，其中有三个位置：中间位置，汽车不转弯；向上，汽车左转；向下汽车右转。转弯时，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个尾灯发出不闪烁信号。如正当转弯时刹车，转弯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10Hz的高频闪烁。由上所述，各种情况作操作时，信号灯应输出信号列于表1.1。表1.1 汽车驾驶操纵与信号驾 驶 操 作输 出 信 号仪表板左转弯灯仪表板
5、右转弯灯左头灯右头灯左尾灯右尾灯左转弯（合上左转开关）闪烁闪烁闪烁右转弯（合上右转开关）闪烁闪烁闪烁合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁刹车（合上刹车开关）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时刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁亮右转弯时刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁亮闪烁停靠（合停靠开关）10Hz闪烁10Hz闪烁10Hz闪烁10Hz闪烁1.3 单片机系统的工作原理及设计1.3.1 开关状态检测开关状态检测，对AT89S52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，采用JNB P1.X，
6、REL 指令来完成；也可以一次性检测五路开关状态，让它指示，可以用MOV A，P1 指令一次把P1 端口的状态全部读入，取低5位的状态来指示。1.3.2 输出控制以发光二极管D1D6 来指示，此设计用SETB P0.X 和CLR P0.X 指令来完成，也可以用指令MOV P0，111XXXXXB 方法来实现。1.3.3 定时器和计数器根据任务设计要求：会用到定时器。信号的控制是定时器与中断系统的联合使用得以实现。单片机的控制系统应用中，定时器是必需的，在汽车转弯灯的控制中也是必不可少。定时有三种选择方法。(1)软件的定时它是靠执行一个循环程序以进行时间的延迟。软件定时的优点是时间精确，且不需外
7、加硬件电路。但它要增加CPU开销，因此软件定时的时间不能太长。此外，软件定时方法有时候无法使用。(2)硬件的定时时间较长的定时，常使用硬件电路完成。硬件定时方法的优点是定时功能全部由硬件电路完成，不需要占CPU的时间。用元件参数来调节定时时间，这方面使用上不够灵活方便。(3)可编程定时器的定时它是通过对系统时钟脉冲的计数来实现的。计数值由程序设定，改变计数值，同时也改变了定时时间，用起来既灵活且方便。此外，采用计数方法实现定时，可编程定时器都兼有计数功能，能对外来脉冲进行计数。在AT89S52内部除了有并行和串行I/O接口外，在单片机内部共有2个可编程的定时器和计数器，称定时器/计数器0和定时
8、器/计数器1，这两个计数器由TH0，TL0，TH1，TL1两个8位的RAM单元组成，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量时65536。定时器/计数器计数功能和定时功能：(1)计数器功能记数是指对外部事件进行计数。它的发生以输入脉冲表示，计数功能的实质就是对外来的脉冲进行计数。AT89S52芯片有T0（P3.4）和T1（P3.5）两个信号引脚，是这两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加1（加法计数）。AT89S52在每个机器周期的S5P2拍节对外部计数脉冲进行采样。前一个机器周期采用为高电平，后一个机器周期采样为低电平，是一个有效的计数脉冲。在下一机器周期的S
9、3P1进行计数。采样计数脉冲是在2个机器周期进行的。计数脉冲频率不能高于振荡脉冲频率的1/24。(2)定时器功能实际也是通过计数器来实现的，但此时的计数脉冲来自单片机的内部，也每个机器周期计数器加1。一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。单片机采用12MHz晶体，计数频率为1MHz。每微妙计数器加1。根据计数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。它是一个二进制的加1计数器。在计数器计满回零时能自动产生溢出中断请求。则已经完成。T1、T2的最大计数值65536-1，需65535个脉冲才能把它们从全“0”状态变为全“1”状态。输一个脉冲
10、，计数器加1，当加到计数器各位全为1时，再去输一个脉冲，计数器各位就变为全0，发出溢出信号，使标志置1，此时向CPU申请中断。具体结构如图1.2所示：图1.2 定时器/记数器的结构1.3.4 定时初始化定时主要与编程有关。编程对定时器控制寄存器（TCON）、工作方式控制寄存器（TMOD）和中断允许控制寄存器（IE）进行操作。(1)定时器控制寄存器（TCON）TCON寄存器既参与中断控制又参与定时控制。其中有关定时的控制位共有4位：TF0和TF1-记数溢出标志位TR0和TR1-定时器运行控制位TR0（TR1）=0-停止定时器/计数器工作TR0（TR1）=1-启动定时器/计数器工作该位根据需要以软
11、件方法使其置“1”或清“0”。(2)中断允许控制寄存器IE寄存器中与定时器/计数器有关的位置介绍：EA-中断允许总控制位ET0和ET1-定时/计数中断允许控制位ET0（ET1）=0 禁止定时/记数中断ET0（ET1）=1 允许定时/记数中断利用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。(3)工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器专用寄存器，设定两个定时器/计数器的工作方式。它的低半字节定义定时器/计数器0，高半字节定义定时器/计数器1。各位定义如表1.3所示：表1.3 TMOD各位定义位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号GATEC/M1M0G
12、ATEC/M1M0其中：GATE-门控位 GATE=0 以运行控制位TR启动定时器 GATE=1 以外中断请求信号（INT1或INT0）启动定时器 C/-定时方式或计数方式选择位 C/=0 定时工作方式 C/=1 计数工作方式 M1M0-工作方式选择位 M1M0=00 方式0 M1M0=01 方式1 M1M0=10 方式2 M1M0=11 方式3初值计算：(1)设为工作方式0，定时时间为10ms，使灯延时闪烁。若使用定时器T0，方式1，10ms定时，fosc=12MHz。则初值X满足（216-X）1=10000X=3553610001010110100008AD0H(2设计中利用定时器/计数器
13、0,一个软件计数器产生低频（1HZ）闪烁功能。(3)利用定时器/计数器0来产生为时10ms的定时信号，以实现高频（10HZ）闪烁功能。(4)注意在用工作方式1时，我们必须要重新装载初值。1.3.5 汽车转弯灯显示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10HZ频率闪烁此时为高频信号。1.3.6 汽车转弯灯控制汽车转弯灯设计5个按键控制信号灯的转向、停靠、应急等。按键安排见下：S1键为刹车开关；S2键为紧急开关；S3键为停靠开关；S4键为左转弯开关；S5键为右转弯开关；1.3.7 中断系统单片机中断技术主要用于实时控制，在
14、单片机上有两个引脚，即INT0、INT1。外部的中断信号通过这两个引脚输入到单片机，和单片机的定时器一样，对中断系统的处理需要通过C51的软件编程实现。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。它的重要作用有如下四点：第一，高速CPU和低速外设之间的配合。利用中断方式进行的I/O口操作，在宏观上可以看成CPU和外设的并行工作。第二，实现故障的紧急处理。当外设发生故障时，可以利用中断系统请求CPU及时处理这些故障。第三，可以实现实时控制。第四，便于人机联系。操作人员可以利用键盘等实现中断，完成人工介入。二控制系统的硬件设计2.1 单片机控制系统电路图2.1.1 汽车转弯灯单片机控制系统框图汽车转弯灯单片机控制系统电路是由单片机AT89S52、复位、电源、时钟、LED显示电路、故障检测电路、按键电路构成。电源电路给控制相关电路提供所需电源；复位电路供上电或按键时复位用。当要求重新启动单片机或者单片机处于死循环时，都可以由
