【導(dǎo)讀】集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律。結(jié)果由本人承擔(dān)。第四章主要論述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程，包括系統(tǒng)主流程圖和各功能的子流程圖;第五章主要進(jìn)行產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)板的聯(lián)合仿真，論證系統(tǒng)的可行性；第六章主要講述本課題研究的總結(jié)及未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。[1]趙新民.汽車構(gòu)造.北京:人民交通出版社，2020.[2]馬勇智，劉可湘.汽車電器維修技師培訓(xùn)教材.北京:人民交通出版社，2020.[3]吳基安.汽車電子技術(shù).北京:人民郵電出版社，1999.第三階段：2020年3月21日，設(shè)計(jì)原理圖、仿真圖，寫出程序，仿真調(diào)試。間對(duì)可能面對(duì)的危險(xiǎn)做出反應(yīng);給駕駛者提供信息時(shí)不會(huì)增加駕駛員的疲勞。供當(dāng)前駕駛環(huán)境下最適合的視野范圍，極大程度保證了駕駛員在各行駛環(huán)境下的行車安全。領(lǐng)域方面表現(xiàn)的尤為明顯。門，在許多的車型上也展出了他們先進(jìn)的研究成果。論文設(shè)計(jì)按時(shí)順利完成。京:人民交通出版社，1999.

　　

【正文】 緊湊、高可靠性、高抗干擾能力和高性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中占據(jù)很重要的地位，特別適用于實(shí)時(shí)工業(yè)測(cè)量控制、智能化儀器儀表、計(jì)算機(jī)外設(shè)和家用電器控制等應(yīng)用系統(tǒng)。目前， 8位單片機(jī)仍占有單片機(jī)市場(chǎng) 60%以上的份額，促進(jìn)了 8位單片機(jī)朝著高性能和多功能化方向發(fā)展。隨著超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)以及微電子工藝水平的提高， 近 10 余年來(lái)單片機(jī)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。世界上各個(gè)著名的集成電路芯片制造商紛紛推出各自的產(chǎn)品，各種類型和型號(hào)的單片機(jī)猶如雨后春筍般相繼問(wèn)世。 1976 年 Intel 公司首先推出的 MCS— 48 系列單片機(jī)是一種功能較簡(jiǎn)單、尋址范圍很有限的低性能 8 位單片機(jī)，除了一些傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 (如鍵盤控制器 )外，這類單片機(jī)在很大程度上已被 1980 年 hitel 公司推出的 MCS— 51 系列高檔8位單片機(jī)所取代。在 MCS— 52 系列單片機(jī)的內(nèi)核 8051/SOC51 的基礎(chǔ)上， Intel公司、 Philips 公司、 Siemens 公司等紛紛推出了各種派 生芯片。此類派生來(lái)的單片機(jī)功能豐富、使用靈活，性能價(jià)格比遠(yuǎn)高于 MCS5l 系列單片機(jī)，是目前世界上使用得最廣的一類單片機(jī)。經(jīng)過(guò)詳細(xì)比較，決定選用玩 tel 公司生產(chǎn)的 32位 MCS— 51系列的 8051 作為系統(tǒng)的控制核心。通過(guò)對(duì)傳感器檢測(cè)的信號(hào)的處理，進(jìn)而決定繼電器的閉合，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)本課題要求的任務(wù)。 MCS— 51 單片機(jī)的特點(diǎn) MCS— 51 系列單片機(jī)具有很強(qiáng)的功能，適用范圍廣，既可構(gòu)成功能強(qiáng)大的復(fù)雜系統(tǒng)，也可組成較簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)。與 MCS— 48 相比，主要有以下特點(diǎn) : 程序存儲(chǔ)器 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量 擴(kuò)大了一倍，外部程序存儲(chǔ)器的尋址空間擴(kuò)大到 64KB。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量擴(kuò)大了一倍，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的空間達(dá)到 64KB。 并行 I/O 口線 由 MCS— 48 的 27 線增加到 32 線且可進(jìn)行處理。 9 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 設(shè)有兩個(gè) 16位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (8052 為 3個(gè) )且可編程設(shè)定多種工作方式。 串行 I/O 口 MCS— 51 設(shè)有一個(gè)全雙工串行刀 0 口，可編程設(shè)定 4 種工作方式。 工作寄存器 設(shè)有 4 個(gè) 8 位的通用工作寄存器區(qū)，可適應(yīng)多級(jí)中斷和子程序嵌套，可避免寄存器內(nèi)容進(jìn)棧保護(hù)操作，提高 了中斷響應(yīng)速度，加速子程序的調(diào)用。 中斷 設(shè)有兩個(gè)內(nèi)部中斷源和兩個(gè)外部 (8052 為 3 個(gè) )中斷源，有一個(gè)串行中斷源，可編程設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。 堆棧 其堆棧位置可編程設(shè)定，深度可在允許范圍內(nèi)選用。 指令系統(tǒng) 其指令系統(tǒng)增強(qiáng)了加、減、乘、除、比較、堆棧操作，因而運(yùn)算功能大大增強(qiáng)。 布爾處理機(jī) 內(nèi)部設(shè)有可直接進(jìn)行位尋址的存儲(chǔ)器、位處理指令、位處理累加器和運(yùn)算器等，因而成為一種功能極強(qiáng)的位處理機(jī)，為控制方面的應(yīng)用和邏輯運(yùn)算提供了方便。 圖 2 MCS— 51單片機(jī)的性能參 數(shù) 10 MCS— 51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) MCS— 51 單片機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，它包括如下功能部件 : 圖 3 MCS— 51單片機(jī)總體結(jié)構(gòu) 一個(gè) 8 位中央處理器： 4K/SKB 的 ROM； 128/256B 的 RAM； 32 條 I/0 口； 2個(gè)和 3個(gè) (對(duì) 80咒 /805 勸定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： 1個(gè)具有 5個(gè)中斷源 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)； 1 個(gè)用于多微處理機(jī)通信、 I/O 擴(kuò)展或全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I/O 口，此外還有程序寄存器 PC、程序狀態(tài)寄存器 PSW、堆棧寄存器 SP、數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR 等部件。這些部件集成在一塊芯片上，通過(guò)內(nèi)部總線連接，構(gòu)成完整的微型計(jì)算機(jī)。 算術(shù) /邏輯運(yùn)算單元 ALU： ALU 的硬件結(jié)構(gòu)與典型微機(jī)相似。它具有對(duì) 8位信息進(jìn)行 +、一、 x、 %四則運(yùn)算和進(jìn)行與、或、異或、取反、清 0 等邏輯運(yùn)算的功能，另外 MCS— 51 的 ALU 還具有位處理功能，即具有置位、清 0、取反、轉(zhuǎn)移、監(jiān)測(cè)、第四章汽車車燈智能控制系統(tǒng)總體方案判跳、邏輯等位操作功能。因此MCS— 51 的 ALU 還稱為布爾處理機(jī)。 寄存器組： MCS— 51 寄存器組在片內(nèi)存儲(chǔ)器 RAM 中都有地址映像，它們既可看作 CPU 的寄存器，也可看作具有確定單元的存儲(chǔ)單元。 累加器 ACC(8 位 )： MCS— 51 單片機(jī)是以累加器為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，許多運(yùn)算中的數(shù)據(jù)和結(jié)果都要經(jīng)過(guò)累加器，如算術(shù)、邏輯運(yùn)算中的操作數(shù)之一要先放在 ACC中，才能與另外一個(gè)操作數(shù)一起送入 A工 u運(yùn)算。 ALU的運(yùn)算結(jié)果也直接送進(jìn) ACC。 11 另外還有移位操作、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送也必須經(jīng)過(guò) ACC，因此存在“瓶頸現(xiàn)象”。 寄存器 B(8 位 )：寄存器 B 主要用于乘、除法運(yùn)算。比如執(zhí)行乘法指令時(shí)，被乘數(shù)與乘數(shù)要分別放在 ACC 和 B中，做乘法運(yùn)算后，乘積的高位字節(jié)會(huì)送入 B中，而低字節(jié)送入 ACC 中。其他操作中 B 可用作一般寄存器使用。 程序狀態(tài)字 PSW(8 位 )：程序狀態(tài)字 PSW是一個(gè) 8位寄存器，它包含了程序狀態(tài)信息。此寄存器各位的含義如下所示 : PSW7 PSW6 PSW3 PSW4 PSW3 PSW2 PSW1 PSW0 CY AC P0 RS1 RS0 OV P CY：進(jìn)位標(biāo)志。在執(zhí)行某些算術(shù)和邏輯指令時(shí)，可以被硬件或軟件置位或清除。在布爾處理機(jī)中，被認(rèn)為是位累加器。 AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng)進(jìn)行加法或減法 操作時(shí)，如果產(chǎn)生低 4 位數(shù)向高 4位數(shù)進(jìn)位或借位時(shí)， AC 被硬件置 1。否則被清 0。 AC 被用于十進(jìn)制調(diào)整。 F0：標(biāo)志 0。是用戶定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志?？梢杂密浖梦换蚯宄?，也可以靠軟件測(cè)試 FO 以控制程序的流程。 RS RS0：寄存器區(qū)選擇控制位 1和 0。可以靠軟件來(lái)置位或清除，以確定工作寄存器區(qū)。 OV：溢出標(biāo)志。當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件置位或清除，以指示溢出狀態(tài)。 P：奇偶標(biāo)志。每個(gè)指令周期都由硬件來(lái)置位或清除，以表示累加器 A 中值為 1 的位數(shù)的奇偶數(shù)。若值為 1 的位數(shù)為奇數(shù)則 P 置位，否則清除。此標(biāo)志位對(duì)串行通信中的數(shù)據(jù) 傳輸有重要的意義。 堆棧寄存器 SP： MCS— 51的堆棧設(shè)在片內(nèi) RAM 區(qū)，當(dāng)堆棧存入數(shù)據(jù)時(shí) SP先自動(dòng)加 l，然后把數(shù)據(jù)壓入堆棧 。當(dāng)數(shù)據(jù)出棧時(shí)，先彈出棧項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后 SP 自動(dòng)減 l，仍指在棧頂。單片機(jī)復(fù)位時(shí)， SP二 07H。 數(shù)據(jù)指針 DP 儀 (16 位 )： DP 跟用來(lái)存放片外存儲(chǔ)器的地址， cPu 通過(guò)它找到一個(gè)存儲(chǔ)單元，然后讀出 /寫入其中數(shù)據(jù)， DPTR 為 16 位寄存器可尋址 64KB存儲(chǔ)空間。 DPTR 也可分為兩個(gè) 8 位寄存器 DPH、 DPL。 程序計(jì)數(shù)器 PC(16 位 )： Pc 位程序指針，它指出 CPU 即將執(zhí)行的一條指令的存儲(chǔ)地址。當(dāng) CPU 取走一條指令時(shí)，它便自動(dòng)加 1，通常使 CPU順序執(zhí)行程序。當(dāng)有轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用、中斷響應(yīng)和復(fù)位等操作時(shí)， PC 的內(nèi)容被強(qiáng)制改寫，使CPU 改變執(zhí)行程序的順序。復(fù)位時(shí)， PC=0000H。 PC位 16 位寄存器，可尋址 64KB程序存儲(chǔ)空間。 12 圖 4 MCS— 51 引腳配置 圖 4 MCS— 51引腳配置 工作寄存器組 R7：共有 4組 R0— R7，任一時(shí)刻只能選用一組工作。通過(guò)改變 PSW 中的兩位 和 來(lái)選用一組工作。其作用是暫存運(yùn)算數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，也可作為間接地址寄存器，使用比較靈活 。 MCS— 51 單片機(jī)的引腳描述 HMOS 制造工藝的 MCS— 51 單片機(jī)都采用 40 引腳的雙列直插 (D 正 )方式，CHMOS 制造工藝的 80C31/80C51 除采用 DIP 封裝方式外，還采用 PLCC 方形的封裝方式。圖 4— 2[18]是它們的引腳配置圖，其中 PLCC 封裝的有 44個(gè)引腳 (標(biāo)有NC的 4 個(gè)引腳不連線 )。在 40條引腳中有 2條專用于主電源的引腳， 2條外接晶體的引腳， 4 條控制或與其他電源復(fù)用的引腳， 32 條 I/O 引腳。下面敘述這 40條引腳的功能。 ① 電源引腳 Vss 和 VCC ， Vss(20)接地。 ② 外接晶 體引腳 XTAL1 和 XTAL2 當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)， XTAL1 和 XTAL2 分別接在外接晶體兩端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式時(shí)， XTAL1 接地， XTAL2 接外來(lái)振蕩信號(hào)。 13 圖 5 MCS— 51的邏輯符號(hào) ③控制引腳 VPD/RST、 ALE/PROG、 PSEN、 EA/NDD VPD/RST(9)：當(dāng)振蕩器正常工作時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位。 Vcc掉電期間，此引腳可解備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)。當(dāng) Vcc 下降到低于規(guī)定的水平，而 VPD 在其規(guī)定的 電壓范圍內(nèi)， VPD 就向內(nèi)部 RAM提供備用電源。 ALE/PROG(30)：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，由單片機(jī)的 PZ口送出地址的高 8位，P0 口送出地址的低 8 位，數(shù)據(jù)也是通過(guò) P0 口傳送。作為 P0 口某事送出的信息到底是低 8 位地址還是傳送的數(shù)據(jù)，需要有一個(gè)信號(hào)同步地進(jìn)行分別。當(dāng) ALE信號(hào)為高電平， P0 口送出低 8 位地址，通過(guò) ALE 信號(hào)鎖存低地址。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6，因此可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘。 PSEN (29):程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效 。同樣可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL. ③ 輸入輸出引腳 — (39— 32)： P0 口是一個(gè)漏極開(kāi)路型準(zhǔn)雙向 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是地址總線和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在 EPROM 編程時(shí)，它接收指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)，驗(yàn)證時(shí)要求接上拉電阻 [15]。 4 4 14 單片機(jī)控制系統(tǒng) 輸入控制系統(tǒng) 由 光電傳感器 、電壓比較器、反相器等組成，其作用就是把輸入的模擬信號(hào)通過(guò)控制電路轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，又單片機(jī)接受后，經(jīng)過(guò)處理，發(fā)出指令。 執(zhí)行系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但此 系統(tǒng)成本較高，本文采用單片機(jī)控制如圖 6 所示。 輸入控制系統(tǒng) 輸出控制系統(tǒng) 圖 6 硬件系統(tǒng)控制框圖 本章小結(jié) 本章簡(jiǎn)述了單片機(jī)的發(fā)展情況，詳細(xì)介紹了本文所選 MCS— 51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)其特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了汽車車燈的控制方案及布置 。并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)與單片 機(jī)的接口。 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 前照燈 光電傳感器 電壓比較器 反向器 15 3 汽車智能控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)的接口 由于步進(jìn)電機(jī)的電流較大，所以單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接需要專門的接口電路及驅(qū)動(dòng)電路，接口電路可以是單片機(jī)內(nèi)部的 I/O，也可以是可編程接口芯片，其原理接口電路如圖 5 所示。 圖 7步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口 在圖中，當(dāng) Pl 口的某一位輸出為零時(shí)，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器變?yōu)楦唠娖?，使達(dá)林頓管導(dǎo)通， A 相繞組通電。反之，當(dāng) 為 1 時(shí)， A相不通電。由 和 控制的 B 相和 C相也是一樣的?？傊?，只要按一定的順序改變 — 三位的通電第 四章汽車車燈智能控制系統(tǒng)總體方案順序，則可控制步進(jìn)電機(jī)按一定的方向步進(jìn)。 光照強(qiáng)度檢測(cè)狀態(tài) 光電檢測(cè)傳感器用來(lái)檢測(cè)周圍環(huán)境的光強(qiáng)，以便決定車燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。其電路如圖 5— 1所示，其中 R4 為光敏電阻，其阻值隨光強(qiáng)的大小改變，進(jìn)而檢測(cè)周圍環(huán)境光線的強(qiáng)弱。當(dāng)環(huán)境光照度為 時(shí) (光照度值見(jiàn)附錄 )，斷開(kāi)前照燈電路。傳感器檢測(cè)環(huán)境光線的強(qiáng)弱，將信號(hào)送入微處理器進(jìn)行處理，控制繼電器的工作。當(dāng)環(huán)境光線較弱時(shí)，接通車燈照明電路 。當(dāng)環(huán)境光線較強(qiáng)能完全滿足駕駛員的正常視線時(shí)，斷開(kāi)車燈照明電路。 16 圖 8光照強(qiáng)度檢測(cè) 夜間行車會(huì)車時(shí)，傳感器檢測(cè)對(duì)面來(lái)車的光線強(qiáng)弱信號(hào)，將檢測(cè)到的信號(hào)送到微處理器。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，且信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，繼電器斷開(kāi)遠(yuǎn)光工作電路，只接通近光工作電路 。當(dāng)會(huì)車完畢，光線較弱，傳感器未檢測(cè)到對(duì)面來(lái)車信號(hào)，則繼電器同時(shí)接通遠(yuǎn)光工作電路和近光工作電路。 燈光控制方式