【正文】 are the frequency of the low frequencies 1hz ； in a car and close at the switch when, right and left the taillight, the right rear lights for the frequency of high frequency a 30hz. by doing physical, program, pleted the design demands. the design of a monolithic integrated circuits has further the Key words monolithic integrated circuits ； the car turned the light signals ； basic techniques of digital circuit ； electronic 2 1 緒論 選題背景 電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段路程 .而現(xiàn)在我們使用的微型電子技算機(jī)是超大規(guī)模集成電路所構(gòu)成，它屬于第四代計(jì)算機(jī)，而單片機(jī)則是微型計(jì)算機(jī)的一部分。 由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由模擬電路或 數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在能夠使用單片機(jī)通過(guò)軟件編程方法實(shí)現(xiàn)了。軟件取代硬件可以提高系統(tǒng)性能的控制 “軟化”技術(shù) —— 微控制技術(shù)，是一個(gè)全新的概念。單片機(jī)的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，能夠提高勞動(dòng)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境。自動(dòng)化控制 原理有應(yīng)用于電子、電力、石油、化工、紡織、食品等輕重工業(yè)領(lǐng)域中，無(wú)論數(shù)據(jù)采集和測(cè)控技術(shù)，還是生產(chǎn)線(xiàn)上的機(jī)器人技術(shù)，都有單片機(jī)的參與?，F(xiàn)在，雖然單片機(jī)的應(yīng)用很普遍了，但仍有許多項(xiàng)目尚未實(shí)現(xiàn)，所以單片機(jī)的應(yīng)用有很大的發(fā)展空間。理論部分我們花了大量的時(shí)間，只有少量的時(shí)間進(jìn)行制做實(shí)物，編程方面，調(diào)試在 軟件上進(jìn)行的，軟件上能編譯成功的程序，下載硬件上可能不會(huì)成功的。還要自己動(dòng)手制作實(shí)物、編寫(xiě)程序并對(duì)實(shí)物下載程序進(jìn)行硬件的調(diào)試，達(dá)到預(yù)期所需的控制要求和目的，使理論和實(shí)踐完滿(mǎn)的統(tǒng)一。 3 研究方法 本次單片機(jī)的控制系統(tǒng)以 AT89S51 為模板，從與方向盤(pán)連接的轉(zhuǎn)向管住獲取轉(zhuǎn)角信息。在本次設(shè)計(jì)中，我采用的是 ULN2021 把單片機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)字信號(hào)放大以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。本次設(shè)計(jì)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)地分析與設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真調(diào)試，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)期目的。如汽車(chē)上有一個(gè)轉(zhuǎn)彎控制桿，其中有三個(gè)位置：中間位置，汽車(chē)不轉(zhuǎn)彎；轉(zhuǎn)彎時(shí)可以通過(guò)連接在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向傳感器，感知到角度的變化。 在這個(gè)過(guò)程中，首先是利用傳感器將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將角度變化采集到，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。 4 單片機(jī)系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)角信號(hào)采集 轉(zhuǎn)角信號(hào)采集，對(duì) AT89S51來(lái)說(shuō)是輸入關(guān)系 ，可以通過(guò)傳感器，將角度信號(hào)采集，轉(zhuǎn) 化為相應(yīng)的電信號(hào)，然后通過(guò) A/D0832將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的 8位的數(shù)字信號(hào)，對(duì)于該種 A/D轉(zhuǎn)換，是串行的數(shù)字信號(hào)，可以減少繁瑣的連線(xiàn)問(wèn)題。 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)要求： 會(huì)用到定時(shí)器。單片機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用中，定時(shí)器是必需的，在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈的控制中也是必不可少。 (1)軟件的定時(shí) 它是靠執(zhí)行一個(gè)循環(huán)程序以進(jìn)行時(shí)間的延遲。但它要增加 CPU 開(kāi)銷(xiāo)，因此軟件定時(shí)的時(shí)間不能太長(zhǎng)。 (2)硬件的定時(shí) 時(shí)間較長(zhǎng)的定時(shí)，常使用硬件電路完成。用元件參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間，這方面使用上不夠靈活方便。計(jì)數(shù)值由程序設(shè)定，改變計(jì)數(shù)值，同時(shí)也改變了定時(shí)時(shí)間，用起來(lái)既靈 活且方便。 在 AT89S51 內(nèi)部除了有并行和串行 I/O 接口外，在單片機(jī)內(nèi)部共有 2 個(gè)可編程的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，稱(chēng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器由 TH0， TL0，TH1， TL1 兩個(gè) 8 位的 RAM 單元組成，即每個(gè)計(jì)數(shù)器都是 16 位的計(jì)數(shù)器，最大的計(jì)數(shù)量時(shí) 65536。它的發(fā)生以輸入脈沖表示，計(jì)數(shù)功能的實(shí)質(zhì)就是對(duì)外來(lái)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。外部輸入的脈沖在負(fù)跳變時(shí)有效，進(jìn)行計(jì)數(shù)器加 1（加法計(jì)數(shù)）。前一個(gè)機(jī)器周期采用為高電平，后一個(gè)機(jī)器周期采樣為低電平，是一個(gè)有效的計(jì)數(shù)脈沖。采樣計(jì)數(shù)脈沖是在 2個(gè)機(jī)器周期進(jìn)行的。 (2)定時(shí)器功能 實(shí)際也是通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但此時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自單片機(jī)的內(nèi)部，也每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加 1。單片機(jī)采用 12MHz 晶體，計(jì)數(shù)頻率為 1MHz。根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，也可以反過(guò)來(lái)按定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。在計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)回零時(shí)能自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。 T T2的最大計(jì)數(shù)值 655361，需 65535 個(gè)脈沖才能把它們從全“ 0”狀態(tài)變?yōu)槿?1”狀態(tài)。具體結(jié)構(gòu)如圖 所示： 振 蕩 周 期外 部 脈 沖C / T 方 式 控 制 電 子 開(kāi) 關(guān) N 位 計(jì) 數(shù) 器1 2 分 頻計(jì) 數(shù) 控 制T F 溢 出 標(biāo) 志 中 斷 圖 定時(shí)器 /記數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時(shí)初始化 定時(shí)主要與編程有關(guān)。 (1)定時(shí)器控制寄存器（ TCON） TCON 寄存器既參與中斷控制又參與定時(shí)控制。 6 (2)中斷允許控制寄存器 IE 寄存器中與定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有關(guān)的位置介紹： EA中斷允許總控制位 ET0 和 ET1定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷允許控制位 ET0（ ET1） =0 禁止定時(shí) /記數(shù)中斷 ET0（ ET1） =1 允許定時(shí) /記數(shù)中斷 利用 MCS51 系列單片機(jī)的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)燈閃爍的延時(shí)和故障檢測(cè)。它的低半字節(jié)定義定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0，高半字節(jié)定義定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1。 若使用定時(shí)器 T0，方式 1， 30ms 定時(shí)， fosc=12MHz。 汽車(chē)同步轉(zhuǎn)彎燈控制 7 汽車(chē)同步轉(zhuǎn)彎燈是作為照明的輔助設(shè)備，只有當(dāng)前照大燈在開(kāi)的狀態(tài)，同步燈亮，也即大燈的電源開(kāi)關(guān)作為同步照明燈的開(kāi)關(guān)，當(dāng)大燈亮，而沒(méi)有轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，同步等作為 輔助照明，當(dāng)在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，前照大燈可以給車(chē)身前方一個(gè)很好的照明，同時(shí)，同步轉(zhuǎn)向燈則給所轉(zhuǎn)向的方向一個(gè)很好的視角亮度，排除了駕駛者的視角死區(qū)。外部的中斷信號(hào)通過(guò)這兩個(gè)引腳輸入到單片機(jī)，和單片機(jī)的定時(shí)器一樣，對(duì)中斷系統(tǒng)的處理需要通過(guò) S51 的軟件編程實(shí)現(xiàn)。利用中斷方式進(jìn)行的 I/O 口操作，在宏觀上可以看成 CPU 和外設(shè)的并行工作。當(dāng)外設(shè)發(fā)生故障時(shí)，可以利用中斷系統(tǒng)請(qǐng)求 CPU 及時(shí)處理這些故障。 第四，便于人機(jī)聯(lián)系。 3 設(shè)計(jì)方案論證與選擇 方案論證一 如圖 所示，汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈主要有單片機(jī)、復(fù)位、時(shí)鐘、電源、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大電路組成最基本的單片機(jī)系統(tǒng)。使得單片機(jī)的功能得到充分的運(yùn)用。 所有軟件、參數(shù)均存在 AT89S51 的 ROM和 RAM中，因此能夠減少了芯片的數(shù)量和整機(jī)的電流。復(fù)位設(shè)置由復(fù)位按鍵完成。 圖 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成 AT89S52按鍵電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源電路LED顯示 電路故障檢測(cè)電路 9 該方案應(yīng)用單片機(jī)自身的并行口來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，由于單片機(jī)的種類(lèi)很多，在選擇單片機(jī)時(shí)要依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選擇合適的單片機(jī)。因 8031 無(wú)內(nèi) 部 RAM，只要編程就必須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，無(wú)疑會(huì)增加設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜，雖然 8051有內(nèi)部 RAM，但從性能及設(shè)計(jì)成本考慮，我們選擇 AT89S51芯片。目前， AT89S51 的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于 825827 825 8250 等專(zhuān)用接口芯片中的任何一種；而 89S51 的功能實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以上芯片。 時(shí)鐘電路由晶振及電容組成，復(fù)位電路由按鍵復(fù)位結(jié)構(gòu)組成。 4 控制系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路圖 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng) 電路由單片機(jī) AT89S5 復(fù)位、電源、時(shí)鐘傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大電路 ULN202電源電路給控制相關(guān)電路提供所需電源；復(fù)位電路供上電或按鍵時(shí)復(fù)位用。汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖 所示。 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖見(jiàn)附錄 3。如圖 所示。而在芯片外部 XTAL1和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。因此建議在采用石英晶體振蕩器時(shí) C=30+/10pF，陶瓷振蕩器時(shí)， C=40+/10pF，典型值為 40pF。 AT89S52按鍵電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源電路LED顯示 電路故障檢測(cè)電路 11 圖 時(shí)鐘振蕩電路 由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)間時(shí)鐘信號(hào)的同步，常引入統(tǒng)一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。因?yàn)檎麄€(gè)電子鐘只用一塊單片機(jī)，不涉及時(shí)刻信號(hào)同步問(wèn)題，所以此種電路 我們不選用。 圖 外部時(shí)鐘源接法 復(fù)位電路 上電復(fù)位電路如圖 所示，是利用外部復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)。在加電情況下，這個(gè)電可以使單片機(jī)復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過(guò)電阻與 Vcc相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC 分電路產(chǎn)生正脈沖來(lái)達(dá)到復(fù)位的。需說(shuō)明的是，如復(fù)位電路中 R、 C的值選擇不當(dāng)，使復(fù)位時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，單片機(jī)將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。我們采用按鍵電平復(fù)位的方法，電路如圖 。 表 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎同步燈元器件清單 名 稱(chēng) 數(shù) 量 名 稱(chēng) 數(shù) 量 Uln2021 1 限流電阻（ 200Ω） 1 按鍵 1 電阻（ ） 1 下載線(xiàn)接口 1 滑動(dòng)變阻 1 芯片插座（ 40PIN） 1 電容（ 30pF） 3 電源插針（ 2PIN） 1 電容（ 100pF） 1 5v 電源 1 電阻（ 10k） 1 印刷板 1 AT89S51 1 電阻（ 200Ω） 2 晶振（ 12MHz） 1 撥碼開(kāi)關(guān) 1 AD0832 1 13 5 主要芯片介紹 單片機(jī)特 點(diǎn) AT89S51 單片機(jī)特點(diǎn)如表