1湖南工程学院课 程 设 计课程名称课程名称 单片机原理与应用单片机原理与应用 课题名称课题名称 汽车信号灯系统设计汽车信号灯系统设计 专专 业业 自动化自动化 班班 级级 自动化自动化 1291 学学 号号 201201029122 姓姓 名名 王丹王丹 指导教师指导教师 王迎旭王迎旭 李晓秀李晓秀 2014 年年 12 月月 1 日日等级:2湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 单片机原理及应用 课 题 汽车信号灯系统设计 专业班级 自动化 1291 班 学生姓名 王 丹 学 号 201201029122 指导老师 王迎旭 李晓秀 审 批 任务书下达日期 2014 年 12 月 1 日课程设计完成日期 2014 年 12 月3设计内容与设计要求设计内容：本课题以单片机为核心，设计出汽车尾灯控制系统，具有以下功能：1. 驾驶操作与灯光信号对应关系：左/右转弯(合上左/右开关)：仪表板左/右转弯灯、左/右头灯、左/右尾灯闪烁； 紧急开关合上：所有灯闪烁；刹车(合上刹车开关)：左右尾灯亮；左/右转弯刹车：仪表板左/右转弯灯、左/右头灯、左/右尾灯闪烁，右/左尾灯亮；刹车、合上紧急开关：尾灯亮、仪表板灯、头灯闪烁；左/右转弯刹车，并合上紧急开关：右/左尾灯亮，其余灯闪烁；2. 所需执行的操作由相应的开关状态反映；3. 所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、左右头灯和左右尾灯共六类灯，信号灯用 LED 显示灯模拟。另外，利用单片机为该系统添加一个简易的 LED 电子钟，要求能够调节时间。设计要求：1）确定系统设计方案；2）进行系统的硬件设计；3）完成必要元器件选择；4）开发板焊接及测试5）系统软件设计及调试；6）系统联调及操作说明7）写说明书4主要设计条件1、MCS-51 单片机实验操作台 1 台；2、PC 机及单片机调试软件，仿真软件 proteus；3、开发板 1 块； 4、制作工具 1 套；5、系统设计所需的元器件。说明书格式封面课程设计任务书目录第 1 章 概述（课题设计的要求、目的及意义）第 2 章 系统总体方案选择与说明（系统硬件电路设计框图与工作原理）第 3 章 硬件电路设计（各部分电路设计、原理、参数计算、I/O 分配等）第 4 章 应用软件设计（流程图、算法等）*第 5 章 系统仿真调试第 6 章 硬件调试与结果分析（开发板焊接、性能测试、结果、操作说明）第 7 章 总结（系统设计小结：已完成的工作、效果、特色、不足与展望）致谢5进度安排设计时间为二周第一周星期一上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。下午：借阅有关资料，总体方案讨论。星期二 分班级焊接开发板星期三 确定总体方案，学习与设计相关内容。星期四 各部分方案设计，各部分设计。星期五 设计及上机调试。星期六 设计并调试第二周星期一 设计及上机调试。星期二 调试，中期检查。星期三 调试、写说明书。星期四至星期五上午 写说明书、完成电子版并打印成稿。星期五下午 答辩。参考文献参考文献参考文献1 王迎旭等.单片机原理及及应用M.机械工业出版社.2012 年2 李国兴等.单片机开发应用技术M.北京大学出版社.2007 年3 贺哲荣.MCS-51 系列单片机实用编程 88 例 M.北京：中国电力出版社.2011 年6目 录第 1 章 概述-71.1 课题设计的要求-71.2 本课题的目的及意义-7第 2 章 系统总体方案选择与说明-82.1 系统硬件电路设计框图与工作原理-8第 3 章 硬件电路设计-103.1 信号灯电路的设计-103.2 汽车信号灯按键电路-113.3 电子钟时间调整-11第 4 章 应用软件设计-124.1 主程序的设计框图-124.2 子程序设计框图-13第 5 章 系统仿真调试-155.1 软件调试-15第 6 章 硬件调试与结果分析-176.1 性能测试，操作说明-18第七章 单片机报告总结-19参考文献附录 评分表7第 1 章 概述1.1 课题设计的要求本课题是设计一个单片机控制系统。在汽车进行左转向、右转向、刹车、合紧急开关、停靠等操作时，为此我们利用独立键盘设计了四个汽车信号灯模拟按键，分别为 K4 刹车，K3 紧急开关，K2 右转，K1 左转，实现上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。利用单片机为该系统添加一个简易的 LED 电子钟，要求能够调节时间，并利用LED 显示时间。1.2 本课题的目的及其意义本课题是设计一个单片机控制系统。在汽车进行左转向、右转向、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向、右转向、刹车、合紧急开关等操作。在左转向或右转向时，通过转向操作杆应使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转向灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转向灯、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；如正当转向时刹车，则转向时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右8尾灯闪烁。通过做实物，编写程序，完成了设计的要求。第 2 章 系统总体方案选择与说明2.1 汽车信号灯系统工作原理的说明系统硬件电路设计框图由定时器/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 个尾灯发出灯亮信号。由上所述，各种情况作操作时，信号灯应输出信号列于表 2-2。按键电路复位电路时钟电路89C52单片机驱动电路LED灯显示数码管显示9表 2-2 汽车驾驶操纵与信号输 出 信 号驾 驶 操 作仪表板左转弯灯仪表板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）闪烁灭闪烁灭闪烁灭右转弯（合上右转开关）灭闪烁灭闪烁灭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）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，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电子钟及汽车信号灯系统的定时在我们的方案中，汽车信号灯的延时程序采用的是 for 循环语句，延时为 1 秒，以此产生闪烁功能以左转为例说明，左转，相对应的 P3 口10的状态是 ox07,执行 case 0x07 相对应的程序代码,对应 P1 = 0xEA，再利用 for 循环做一个延时程序，再执行 P1 = 0xff，和 for 循环，起到一亮一灭的效果，即闪烁效果。第 3 章 硬件电路设计3.1 信号灯显示电路本设计中的汽车信号灯选用六个发光二极管，低电平导通，限流电阻阻值都为 1K，其中右尾灯接 P1.5，左尾灯接 P1.4，右头灯接P1.3，左头灯接 P1.2，右转弯灯接 P1.1，左转弯灯接 P1.0.如图 3-1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52D1 LED-RED 右尾D2 LED-RED 左尾D3 LED-RED 右头D4 LED-RED 左头D5 LED-RED 右转D6 LED-RED 左转R6 1KR4 1KR3 1KR2 1KR1 1KR5 1K11图 3-1：发光二极管电路图3.2 汽车信号灯按键电路本设计选用独立式键盘，单片机引脚 P2.0-P2.3 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。AT89C52 汽车信号灯开关连接图如下，采用上拉电阻，包括 K4 刹车接 INT1，K3 紧急开关接INT0，K2 右转接 TXD，K1 左转接 RXD。如图 3-2。图 3-2:AT89C52 与开关的连接图3.3 电子钟时间调整按键电路本系统需要采用的按键数目不多，因此选择独立式键盘。电子钟时间调整电路按键采用独立键盘，如图 3-3 所示，AT89C52 的 P3 口作为键盘的 I/O 口，键盘的行线接到 P3 的低四位，读取 P3.0-3.3 的输出状态，通过选择进行分钟，小时的加减，控制。图中按键，从左到右，按键依次为切换闹钟与时钟（接 P2.4）分钟加一（接 P2.5） ，小时加一（接P2.6） ，12图 3-3：电子钟按键电路图第 4 章 应用软件设计4.1 主程序的设计框图4.1.1 汽车信号灯控制系统键流程图13开始显示是否有键 按下按下K1按下K2按下K3按下K4左转开关右转开关紧急开关刹车开关LED不同信号闪烁返回，重新开始否4.1.2 电子钟控制系统键功能流程图14开始显示是否有键按下按下S1按下S2按下