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1、 四川理工学院毕业设计（论文） 基于单片机汽车信号灯控制系统的设计 学 生：代超 学 号: 08021040404 专 业：电气工程及其自动化 班 级：2008级4班 指导老师：詹旭 谭飞 四川理工学院自动化与电子信息系二O一二年六月代超：基于单片机汽车信号灯控制系统的设计摘 要 汽车信号灯，作为汽车的必备装置之一，各式各样的汽车都离不开它。传统的汽车信号灯控制系统有很多类型，但使用寿命短，采用纯电路设计模式，线路复杂，容易产生故障，可靠性低。针对汽车信号灯控制系统存在的问题，本文设计了一个以单片机为核心的控制系统，该系统采用C51单片机为控制核心，具有手动和自动两种模式可供驾驶员选择，设计相
2、对人性化。设计具有界面友好，可靠性高，线路简单，成本低廉，使用方便的优点，通过软件升级很容易实现功能扩展。关键词：汽车信号灯;单片机;手动控制;自动控制ABSTRACT Automobile signal lamp, as a necessary device of automobile, every kind of car can not be separated from it. The traditional automobile signal lamp control system has many types, but the service life is short, using
3、 pure circuit design mode, complex lines, and prone to failure, low reliability. Aiming at the automobile signal lamp control system, this paper describes the design of a single chip microcomputer as the core of the control system, the system uses the C51MCU as the control core, with two types of ma
4、nual and automatic mode for the driver to select, design relative humanity. The design has a friendly specific, high reliability, simple circuit, low cost, convenient to use, through software upgrades are easy to achieve functional expansion. Key words: Automotive signal lamp;Single chip microcomput
5、er; Manual control;Auto control;I目录摘 要IABSTRACTII第1章 引言11.1 绪论11.2汽车信号灯简介21.2.1 汽车信号灯的作用21.2.2 汽车信号灯发展历史21.3 8051单片机简介41.3.1 中断系统71.3.2 时钟系统71.4 章节规划10第2章 设计方案讨论112.1设计的要求112.2方案讨论112.2.1继电器作为控制器112.2.2 PLC作为控制器122.2.3利用单片机作为控制核心12第3章 硬件设计方案133.1工作原理图133.2硬件连接图143.2.1手动原理硬件连接图143.2.2自动报警原理硬件连接图153.3
6、各电气原件选择思路163.3.1ULN2003A电路介绍163.3.2 各个开关功能介绍163.3.3 LED信号灯173.3.4 数码显示器183.3.5 自动报警系统193.4 芯片及其他硬件介绍203.4.1ULN2003A203.4.2光敏电阻简介213.4.3 LED灯简介及其优点233.4.4 74LS164简介24第4章 软件设计方案274.1程序设计思想274.2程序流程图274.2.1 手动模式274.2.2 自动模式294.3调试与仿真29第5章 结束语31参考文献32附件1 PCB33附件2 原理图34附件3程序清单35第1章 引言1.1 绪论 随着改革开放的深入发展，国
7、民综合收入不断提高，越来越多的家庭选择了汽车作为交通工具。大量的汽车行驶在道路上，照成了交通拥挤，所以一套操作方便，性能可靠，界面友好，容易升级的信号灯控制系统是现代汽车必不可少配件之一。 以往的汽车信号灯控制系统都是纯电路设计的，不仅设计麻烦，而且故障率高，已经不能适应现代汽车所要发出的信号的任务。而基于单片机的电路设计模式则能很好的胜任这一任务，这是以后所有汽车信号灯控制系统的一个发展趋势。单片微型计算机简称为单片机，又称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一硅片的器件。80年代以
8、来，单片机发展迅速，各类新产品不断涌现，出现了许多高性能新型机种。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。 Altium designer软件是澳大利亚的公司制作并发行的，支持多种语言格式，是绘制各种电路图的不二选择。Altium Designer 7.0
9、不断通过为高速设计提供各种功能来提高用户生产力，这些功能包括交互式长度调整和 PCB 层片增强等功能。新增的库工具和各种新功能将 Altium Designer 提升成为统一的电子产品开发解决方案 ，完全替代了Protel 99。本次设计以8051单片机核心，通过Altium Designer设计出一套电路原理图并仿真，模拟汽车驾驶时的九种操作方式包括左转弯，右转弯，紧急，刹车，左转弯时刹车，右转弯是刹车，停靠。通过开关输入信号，利用软件来驱动信号灯完成亮，灭和闪烁。本设计操作简单，成本低廉，适用性强，可以通过软件升级的方式来扩展功能，以达到真正实用的目的。1.2汽车信号灯简介1.2.1 汽车
10、信号灯的作用汽车信号灯对汽车有着十分重要的作用，第一是为汽车行驶起照明的作用；第二是表明汽车正在或者即将要做出的动作，如刹车灯和转弯的；第三是在汽车处于紧急状态时提醒、警示过往车辆的目的；第四是汽车司机与司机之间交流的作用。还有一些其他方面的作用，如装饰、阅读。1.2.2 汽车信号灯发展历史 1898年，哥伦比亚号电动汽车把电用于前灯和尾灯，这样车灯就诞生了。最初的前大灯不能调光，所以在会车时有些晃眼，为了克服这个缺点，后来采用了附加光度调节器。这种前大灯可以在垂直方向移动，但驾驶员必须下车搬动夹具装置。从早期乙炔气前照灯发展到当今的自由面反射镜气体放电前照灯，差不多经历了120年，其演变过程
11、如下：第一代乙炔气前照灯前照灯具有高的轮廓亮度，乙炔气火焰的亮度比当时的电光源所能达到的亮度高出一倍，因而，在1925 年以前使用的汽TodayHot车前照灯几乎全是乙炔前照灯。第二代电光源前照灯1913年带螺旋灯丝的充气白炽灯泡问世，因其具有较高亮度，给电光源前照灯开辟了广阔的前景。然而由于当时汽车电气设备系统的制约，直到1925年，电气照明才得到广泛的应用。第三代双光灯芯前照灯具备有高轮廓亮度充气灯泡的电前照灯一装在汽车上，就出现了在交会车时因前照灯的强光造成驾驶员炫目而导致发生交通事故和撞车的严重问题。因而，对前照灯的设计提出了两个互不相容的要求：一个是如何在不小于100m的距离内使道路
12、和高度至少2-2.5m的障碍物得到良好的照明；另一个是如何使迎面车辆驾驶员不炫目。汽车会车时的这种炫目问题，仍是汽车照明技术中最难以解决的问题。为解决会车炫目的问题，1924年，欧洲发明了双光灯芯前照灯之后，美国也出现了带双丝灯泡的前照灯。然而，欧洲和美国具备不炫目近光的前照灯的光学系统结构原理不尽相同。其灯泡的差异在于灯丝的形状和位置不同：配光镜的差异在于折光单元的图案和计算不同，因而，近光的配光也有所不同。近光系统分为欧洲系统和美国系统两种，两大系统的协调问题是当今世界汽车灯光发展的重大课题之一。第四代不对称近光前照灯 双光灯芯前照灯系统属于对称近光系统，近光光型的左右两侧完全相同，因而左
13、、右两侧行驶皆适用。但由于行车光 ( 远光 ) 变到会车光 ( 近光 ) 时，视见距离缩短，迫使车速降低。为解决在会车过程中，前照灯既不产生炫目，又能保证对道路具有良好的照明，1932年美国发明了不对称前照灯，它是以基准轴为中心，将光束一分为二，靠近来车一侧的落地距离短 ( 即光束压低，从而防炫 ) ，而另一侧光束的落地距离长 ( 即光束抬高，从而增加视见 ) 。 第五代h4卤钨前照灯第一批装有卤钨灯泡的汽车前照灯是由法国 “ 斯贝 ” 公司在1964年生产的，其灯丝允许工作温度较普通白炽灯泡高，光效增加约 50% ，寿命也增加一倍。第六代hid前照灯以hid前照灯为代表的现代汽车前照灯在发光原理、结构形式以及制造材料等方面又发生了一系列的重大变化。hid氙气头灯是以高压击穿惰性气体电离而发光，其产生的光照度强，色温高，穿透力强，而且节约电能，是理想的汽车前照灯光源。第七代
