【正文】 故障，維修也比較方便。方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)作控制器 單片機(jī)是將CPU、I/O口、定時(shí)器、各種存儲(chǔ)器等功能都集中到一塊硅片上并構(gòu)成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成芯片。 方案的比較與選擇 在該設(shè)計(jì)中，我們將會(huì)做一個(gè)汽車智能照明控制系統(tǒng)的實(shí)物模型。而單片機(jī)的成本較低，使用靈活，兼容性好，資料較齊全，加上單片機(jī)的性能不斷升級(jí)，在使用時(shí)只要考慮周到，也能很好的滿足要求。在實(shí)物中，我們使用的是一款STM32F103系列芯片，具體的芯片型號(hào)和相關(guān)介紹后面將會(huì)有介紹。 我們的硬件大體上包括以下幾個(gè)模塊：STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)作為處理數(shù)據(jù)和控制車燈的核心部分；電源部分是給STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)和所有外設(shè)供電；紅外蔽障模塊用于檢測(cè)障礙物，能模擬汽車會(huì)車；光敏傳感器是檢測(cè)周圍環(huán)境光照強(qiáng)度的；煙霧濃度傳感器檢測(cè)煙霧濃度，用于模擬霧天情況；轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等用按鍵模擬；用不同顏色的發(fā)光二極管模擬車燈。主控模塊是由STM32F103C8T6單片機(jī)的最小系統(tǒng)構(gòu)成，該最小系統(tǒng)的基本電路主要包括：STM32F103C8T6單片機(jī)微處理器、電源供電部分、兩個(gè)時(shí)鐘振蕩電路、低電平復(fù)位電路、電源濾波電路等部分。STM32單片機(jī)所使用的內(nèi)核是ARM公司推出的CortexM3內(nèi)核。STM32主要優(yōu)點(diǎn)有：采用高性能的哈佛結(jié)構(gòu)和分支預(yù)測(cè)，運(yùn)行速度較快；集成度較高，一塊芯片能當(dāng)幾塊芯片使用；功耗較低，能續(xù)航較長(zhǎng)時(shí)間；在同類產(chǎn)品中成本較低；外設(shè)較豐富，無(wú)需在電路中額外添加外設(shè)等；代碼密度高，處理速度快；有專門的固件庫(kù)函數(shù)便與開(kāi)發(fā)等。 在實(shí)物模型中我們用到的具體芯片型號(hào)是STM32F103C8T6,，CPU主頻率是72MHz，RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的內(nèi)存空間是20K，F(xiàn)LASH的內(nèi)存空間是64K，有32給通用I/O口和2個(gè)12位ADC，3組USART和2組IIC等資源。只要將通用I/O口設(shè)置成所需要的輸入輸出模式，就能得到相應(yīng)的輸入輸出使用起來(lái)比較方便。 圖32 STM32F103C8T6單片機(jī)及外圍引腳接口電路STM32有5個(gè)時(shí)鐘源：HSE、HSI、LSE、LSI、PLL、HIS和LSI為STM32的內(nèi)部時(shí)鐘，精度較低，因此在本次設(shè)計(jì)中我們需要給STM32最小系統(tǒng)外接2個(gè)時(shí)鐘振蕩電路：，一般用于RTC，為低速時(shí)鐘；第二個(gè)時(shí)鐘振蕩電路外接8MHz無(wú)源晶振作為HSE時(shí)鐘源，精度較高，在程序設(shè)計(jì)中我們一般會(huì)用該時(shí)鐘振蕩電路所產(chǎn)生的時(shí)鐘振蕩頻率作為時(shí)鐘源。 圖33 圖34 8MHz時(shí)鐘振蕩電路 STM32單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是低電平：當(dāng)復(fù)位引腳輸入的是低電平時(shí)，STM32單片機(jī)將會(huì)復(fù)位；復(fù)位電路有兩種：一種是上電復(fù)位；另一種為按鍵復(fù)位。為了方便調(diào)試，我們?cè)谶@里選用按鍵復(fù)位電路。 圖35 復(fù)位電路 圖36 USB供電接口電路 電源部分設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)中我們所用到電源有兩種：。USB接口用的是Mini USB，與市場(chǎng)上通用的安卓手機(jī)的USB接口一直，這樣可以通過(guò)手機(jī)充電器或充電寶進(jìn)行供電，使用時(shí)比較方便靈活。USB端口的輸入電壓一般為5V直流電壓，為STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)和部分傳感器供電。圖37 ，誤差較小，%左右，性價(jià)比較高。 數(shù)據(jù)采集部分 光照強(qiáng)度采集本設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)周圍環(huán)境的光照強(qiáng)度進(jìn)行采集，并通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)判斷汽車所處環(huán)境的照明情況。 圖38 光敏傳感器實(shí)物圖 圖39 光敏傳感器接口電路 在光敏電阻傳感器中，VCC和GND為電源正負(fù)極，~5V，；AO為模擬信號(hào)輸出，當(dāng)周圍光照強(qiáng)度越強(qiáng)，AO的輸出電壓越小，輸出電壓值范圍是0~；DO為數(shù)字信號(hào)輸出，當(dāng)光照強(qiáng)度超過(guò)設(shè)定的閾值，DO輸出低電平，否則輸出高電平，閾值可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。光敏傳感器接口電路如圖39所示。對(duì)大氣能見(jiàn)度的采集需要用到大氣能見(jiàn)度傳感器，由于這種類型的傳感器價(jià)格比較昂貴，而且大多數(shù)為成熟的產(chǎn)品，因此不適合用在本設(shè)計(jì)實(shí)物模型之中。 圖310 煙霧濃度傳感器實(shí)物圖 圖311煙霧濃度傳感器接口電路 煙霧濃度傳感器的工作電壓為直流5V；AO為模擬信號(hào)輸出，當(dāng)周圍環(huán)境煙霧濃度越高，AO的輸出電壓越大，其輸出范圍為0~5V；DO為數(shù)字信號(hào)輸出，當(dāng)煙霧濃度超過(guò)設(shè)定的閾值，DO輸出低電平，否則輸出高電平，閾值可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。將DO引腳的輸出信號(hào)通過(guò)STM32單片機(jī)的GPIO口輸送到STM32單片機(jī)中，便可判斷汽車是否在霧霾天行駛。 會(huì)車檢測(cè)如果汽車在夜間行駛時(shí)，周圍環(huán)境光線比較暗，汽車會(huì)開(kāi)啟前照燈的遠(yuǎn)光燈模式。在本次設(shè)計(jì)中我們會(huì)通過(guò)在汽車的車頭安裝紅外避障傳感器來(lái)檢測(cè)會(huì)車或有行人經(jīng)過(guò)等情況，當(dāng)檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，OUT引腳端輸出低電平，否則OUT引腳端會(huì)輸出高電平。~5V。 圖312 紅外蔽障傳感器實(shí)物圖 圖313 紅外蔽障傳感器接口電路 轉(zhuǎn)向、剎車與倒車檢測(cè)轉(zhuǎn)向、剎車和倒車的動(dòng)作都可通過(guò)相應(yīng)的傳感器檢測(cè)到，但在實(shí)物模型設(shè)計(jì)中由于成本和實(shí)際設(shè)計(jì)的限制，無(wú)法使用這些傳感器。按下按鍵表示正在動(dòng)作，具體的按鍵定義會(huì)體現(xiàn)在程序設(shè)計(jì)部分。圖314 模擬轉(zhuǎn)向、剎車與倒車的按鍵電路 車燈控制部分本計(jì)中所用到的車燈包括：前照燈（遠(yuǎn)、近光燈）、輪廓燈（示寬燈）、霧燈、制動(dòng)燈(剎車燈)、倒車燈和轉(zhuǎn)向燈，這些車燈在實(shí)物模型會(huì)用不同顏色的發(fā)光二極管代替，并通過(guò)NPN三極管驅(qū)動(dòng)它們，串電阻的作用限電流。前照燈的工作模式分為兩種：近光燈模式和遠(yuǎn)光燈模式。當(dāng)檢測(cè)到周圍環(huán)境光線較較亮?xí)r，關(guān)閉前照燈；當(dāng)檢測(cè)到周圍環(huán)境光線稍弱時(shí)，開(kāi)啟近光燈；當(dāng)檢測(cè)到周圍環(huán)境較暗時(shí)，開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈，在這種情況下，若檢測(cè)到有會(huì)車或行人時(shí)，將遠(yuǎn)光燈切換成近光燈。 圖315 前照燈控制電路 圖316 輪廓燈控制電路輪廓燈又被稱作示寬燈，一般安裝在車頭和車尾的邊沿，共四盞燈，主要用于光線不足時(shí)提示其他車輛和行人該車的位置和輪廓。 霧燈控制霧燈是在霧霾天氣使用的燈，霧霾天氣時(shí)空氣能見(jiàn)度比較低，駕駛員和行人看不清周圍環(huán)境的具體狀況，所以需要在車頭和車尾左右兩側(cè)安裝穿透力較強(qiáng)霧燈，以便其他車輛和行人看見(jiàn)，該燈一共有四盞。霧燈的控制電路如圖317所示。汽車在倒車過(guò)程中，需要開(kāi)啟倒車燈用于提示其他車輛和行人該車正在倒車，同時(shí)在光線不好時(shí)也能幫助駕駛?cè)藛T看清車后情況。 圖319 剎車燈控制電路剎車燈有三盞，有兩盞安裝在車尾左右兩側(cè)，一盞燈是高位剎車燈，安裝在車尾玻璃上方。剎車燈控制電路如圖319所示。當(dāng)檢測(cè)到左轉(zhuǎn)向時(shí)，左轉(zhuǎn)向燈閃爍；當(dāng)檢測(cè)到右轉(zhuǎn)向時(shí)，右轉(zhuǎn)向燈閃爍。轉(zhuǎn)向燈的控制電路如圖320所示。4 軟件設(shè)計(jì)部分 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境汽車智能照明控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)對(duì)主控制器燒寫軟件序，并在實(shí)物模型上運(yùn)行此程序來(lái)完成的。MDK4是與ARM公司合作的集成開(kāi)發(fā)軟件，包含編輯器、編譯器和調(diào)試跟蹤器等，與ARM器件和ARMCortex內(nèi)核處理器是相匹配的，我們用的STM32單片機(jī)是CortexM3內(nèi)核的處理器，用該軟件編寫和調(diào)試程序十分適合。程序編輯完成后對(duì)其進(jìn)行編譯并生成hex文件，將hex通過(guò)JLINK下載實(shí)物模型中，不需要再用其他燒錄軟件燒寫程序。固件庫(kù)函數(shù)的主要作用是對(duì)STM32單片機(jī)中的相應(yīng)寄存器進(jìn)行操作和對(duì)用戶提供函數(shù)調(diào)用接口。在MDK4開(kāi)發(fā)環(huán)境中添加相應(yīng)的固件庫(kù)，方便的調(diào)用這些固件函數(shù)。本次設(shè)計(jì)需要對(duì)光敏電阻傳感器、紅外對(duì)管傳感器、煙霧濃度傳感器等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和判斷處理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)車燈的智能控制，所用到的軟件函數(shù)程序包括：主程序、ADC數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換程序、GPIO口初始化程序、PWM波輸出程序、延時(shí)程序等。 表41 GPIO引腳設(shè)置及功能引腳工作模式具體功能 PB0 復(fù)用ADC1輸入采集光敏傳感器模擬信號(hào) PB5 浮空式輸入采集紅外蔽障傳感器數(shù)字信號(hào)PA7浮空式輸入采集煙霧濃度傳感器數(shù)字信號(hào)PA9推挽式輸出控制輪廓燈亮滅PA8復(fù)用PWM波輸出控制并切換前照燈的遠(yuǎn)近光模式PB12推挽式輸出控制左轉(zhuǎn)向燈亮滅PB13推挽式輸出控制右轉(zhuǎn)向燈亮滅PA10推挽式輸出控制剎車燈亮滅PB8推挽式輸出控制霧燈亮滅PB9推挽式輸出控制倒車燈亮滅PA1浮空式輸入采集S1按鍵模擬的倒車信號(hào)PA2浮空式輸入采集S2按鍵模擬的剎車信號(hào)PA3浮空式輸入采集S3按鍵模擬的左轉(zhuǎn)信號(hào)PA4浮空式輸入采集S4按鍵模擬的右轉(zhuǎn)信號(hào)PA5浮空式輸入采集S5按鍵模擬的超車信號(hào)明確需要用的的引腳和函數(shù)程序后，就可以開(kāi)始設(shè)計(jì)軟件程序了。程序設(shè)計(jì)主要包含以下幾個(gè)部分：首