汽車轉(zhuǎn)向燈控制器設(shè)計(jì)

摘要：汽車轉(zhuǎn)向和報(bào)警信號燈是汽車運(yùn)動(dòng)方向和車身狀態(tài)的表示信號，關(guān)系著汽車的安全問題。文章給出一種基于單片機(jī)的汽車轉(zhuǎn)向燈控制器，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向燈可靠性高，定時(shí)時(shí)間精確，還可以承受一定的溫度變化，基本不受周圍環(huán)境的影響，可以達(dá)到精確控制的目的。并且本設(shè)計(jì)還有自動(dòng)診斷故障功能，很大程度上增強(qiáng)了行軍的安全。該汽車轉(zhuǎn)向燈控制器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)在Proteus仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，并且通過了驗(yàn)證仿真。
關(guān)鍵詞：微控制器；智能功率器件；故障檢測；轉(zhuǎn)向燈

0 引言
    隨著社會的發(fā)展，道路上到處都是飛速的汽車。如何保證行人安全，一直都是人們關(guān)注的重心。要減少交通事故，就得從汽車的各種安全設(shè)計(jì)考慮，這不僅僅是汽車本身的質(zhì)量問題，還應(yīng)關(guān)注汽車在行駛過程中對路人的引導(dǎo)指示方面。其中汽車的各種燈就是安全警示的一個(gè)方面，汽車的轉(zhuǎn)彎燈、頭燈、尾燈和警示燈等能夠幫助路人識別汽車的動(dòng)向，尤其是當(dāng)遇到緊急事件時(shí)，打開緊急開關(guān)就可以警示路人該車現(xiàn)在不安全了，需要小心避車。轉(zhuǎn)彎燈能提示路人該車要進(jìn)行左轉(zhuǎn)或是右轉(zhuǎn)了，小心碰撞。傳統(tǒng)的汽車閃光器結(jié)構(gòu)簡單體積小、閃光頻率穩(wěn)定、監(jiān)控作用明顯，故被廣泛使用。但這樣的繼電器由于自身?xiàng)l件的限制，可靠性低，定時(shí)時(shí)間不夠精確，使用壽命較短，且繼電器受溫度影響較大，對于溫度變化較大的環(huán)境往往不能滿足要求。本文中汽車轉(zhuǎn)向燈設(shè)計(jì)是用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)控制系統(tǒng)可避免傳統(tǒng)的缺點(diǎn)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)、使用靈活、可靠性高、成本低、體積小、面向控制、具有智能化功能等很多優(yōu)點(diǎn)。

1 Proteus仿真軟件介紹
    本文中用單片機(jī)控制的汽車轉(zhuǎn)向燈控制器是在Proteus的設(shè)計(jì)仿真環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的。Proteus是由英國Labeenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件。它主要由Ares和Isis兩個(gè)程序組成。前者主要用于PCB自動(dòng)或人工布線及其電路仿真，后者主要采用原理布圖的方法繪制電路并進(jìn)行相應(yīng)的仿真。除了上述基本應(yīng)用之外，Proteus革命性的功能在于其電路仿真是互動(dòng)的，針對微處理器的應(yīng)用，可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件代碼級的調(diào)試，還可以直接實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地模擬按鈕、鍵盤的輸入，LED、液晶顯示的輸出，同時(shí)配合虛擬工具如示波器、邏輯分析儀等進(jìn)行相應(yīng)的測量和觀測。基于Proteus的單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)極大地簡化了設(shè)計(jì)工作。基于VSM的理論，Proteus可以仿真很多常用的微處理器。
    具體來講，它支持PIC、8051、AVR、HC11、ARM7／LPC2000等系列多種型號的微處理器、微控制器，仿真時(shí)只需在設(shè)定元件屬性時(shí)指定下載程序的路徑即可進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真。

2 汽車轉(zhuǎn)向燈控制器的單片機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 本汽車轉(zhuǎn)向燈控制器所實(shí)現(xiàn)的功能
    汽車轉(zhuǎn)向燈控制器應(yīng)具有自動(dòng)診斷故障、轉(zhuǎn)彎、?？亢途緹舳喾N功能。本文中汽車轉(zhuǎn)向燈所具有的具體功能有下面5個(gè)：
    (1)正常駕駛時(shí)，接通左轉(zhuǎn)彎開關(guān)，左轉(zhuǎn)彎燈、左頭燈、左尾燈同時(shí)閃爍；反之右轉(zhuǎn)彎燈、右頭燈、右尾燈同時(shí)閃爍，閃爍頻率為2Hz。
    (2)剎車時(shí)，接通剎車開關(guān)，左尾燈、右尾燈同時(shí)亮。
    (3)?？空緯r(shí)，接通?？块_關(guān)，左頭燈、右頭燈、左尾燈和右尾燈同時(shí)閃爍，閃爍頻率為2Hz。
    (4)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，接通緊急開關(guān)，左轉(zhuǎn)彎燈、右轉(zhuǎn)彎燈、左頭燈、右頭燈、左尾燈和右尾燈同時(shí)閃爍，閃爍頻率為10Hz。
    (5)若出現(xiàn)控制燈故障，能自動(dòng)反饋到單片機(jī)控制中心，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)診斷功能。
2．2 汽車轉(zhuǎn)向燈控制器硬件設(shè)計(jì)
2．2．1 汽車轉(zhuǎn)向燈硬件框圖
    根據(jù)自動(dòng)控制原理，汽車轉(zhuǎn)向燈控制器應(yīng)該由輸入、輸出和反饋檢測電路組成，由AT89C51單片機(jī)組成控制器來處理和控制這些信號。汽車轉(zhuǎn)向燈控制器硬件框圖如圖1所示。

2．2．2 汽車轉(zhuǎn)向燈硬件原理圖
    51單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，所以本系統(tǒng)采用AT89C5 1單片機(jī)作為微控制器。輸入信號采用按鍵開關(guān)，連到單片機(jī)的P3口上，當(dāng)人按下某個(gè)開關(guān)時(shí)，把控制命令傳給單片機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的燈組進(jìn)行工作。輸出信號燈在Proteus用LED來代替，這些燈的亮滅由智能功率開關(guān)BTS724來控制和檢測反饋。BTS724是4通道、低通態(tài)電阻的高端開關(guān)，內(nèi)部集成充電泵，兼容CMOS、TTL電平，具有狀態(tài)反饋功能，用于控制各種標(biāo)識燈。BTS724帶有四通道輸入輸出，且每一對輸入輸出相互獨(dú)立，數(shù)字量輸出的診斷反饋，在OFF狀態(tài)(指車燈在未接通的狀態(tài)下)可檢測開路故障，在ON狀態(tài)(指車燈在接通的狀態(tài)下)反饋過熱關(guān)斷。對于數(shù)字量輸出類型的診斷，通過加一個(gè)外部上拉電阻到輸出，能在負(fù)載關(guān)閉的情況下檢測到開路故障。當(dāng)按下緊急開關(guān)時(shí)，不僅6個(gè)標(biāo)識燈急閃而且要同時(shí)響鈴警示，增強(qiáng)緊張氣氛，驅(qū)使路人小心避車。響鈴在Proteus里用訊響器來代替，發(fā)出滴滴聲音。根據(jù)以上分析，先從元件庫里取出元件并在繪圖區(qū)放好，根據(jù)要求設(shè)置元件屬性，然后連線，完成電氣原理圖的繪制。對于不在基本庫里的元件可以自制，也可以再加庫。圖2為汽車轉(zhuǎn)向燈控制原理圖。

3 汽車轉(zhuǎn)向燈軟件設(shè)計(jì)
    汽車轉(zhuǎn)向燈控制器實(shí)際上是根據(jù)車燈的狀態(tài)信息及駕駛員對車燈狀態(tài)的要求來實(shí)現(xiàn)的。車燈的狀態(tài)信息主要是故障信息的反饋，而駕駛員對車燈狀態(tài)的要求通過按下不同的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。具體控制思想如下：在系統(tǒng)啟動(dòng)并進(jìn)行初始化以后，定時(shí)器被啟動(dòng)并周期地對BTS724控制的車燈進(jìn)行檢測，同時(shí)亦周期地對車燈開關(guān)進(jìn)行掃描，根據(jù)診斷結(jié)果和車燈開關(guān)，決定燈組怎么顯示和是否工作。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，跳到相應(yīng)的故障分辨程序。在故障分辨程序里分清故障產(chǎn)生的原因，并轉(zhuǎn)去具體處理。與此同時(shí)對5個(gè)開關(guān)進(jìn)行循環(huán)周期掃描，當(dāng)有緊急開關(guān)按下時(shí)，左轉(zhuǎn)彎燈、左頭燈、左尾燈、右轉(zhuǎn)彎燈、右頭燈和右尾燈同時(shí)急閃，閃爍頻率為10Hz；當(dāng)按下剎車開關(guān)時(shí)，左尾燈、右尾燈同時(shí)亮；當(dāng)按下?？空鹃_關(guān)，左頭燈、右頭燈、左尾燈和右尾燈同時(shí)閃爍，閃爍頻率為2Hz；當(dāng)接通左轉(zhuǎn)彎開關(guān)，左轉(zhuǎn)彎燈、左頭燈、左尾燈同時(shí)閃爍；接通右轉(zhuǎn)彎開關(guān)，右轉(zhuǎn)彎燈、右頭燈、右尾燈同時(shí)閃爍，閃爍頻率均為2Hz。
    汽車轉(zhuǎn)向燈控制具體流程圖如圖3所示。

    單片機(jī)仿真軟件Proteus可以和KEIL軟件進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)仿真，經(jīng)過簡單設(shè)置，同時(shí)打開Proteus里原理圖和KEIL程序，在KEIL中啟動(dòng)調(diào)試Debug-start／stop Debugsession，并運(yùn)行Debug-go，此時(shí)Proteus的硬件仿真可被KEIL啟動(dòng)。
    部分關(guān)鍵程序：
   
   

4 結(jié)束語
    本文汽車轉(zhuǎn)向燈控制器主要實(shí)現(xiàn)了對6個(gè)車燈的電子控制，通過控制器可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)車燈的控制顯示，比如緊急情況時(shí)，6燈急閃響鈴，轉(zhuǎn)彎時(shí)左路車燈工作閃爍等；還可以通過功率開關(guān)器件BTS724實(shí)現(xiàn)故障反饋，從而實(shí)現(xiàn)對每個(gè)車燈的故障診斷，讓駕駛員清楚知道車輛的燈組狀態(tài)，好采取措施，以防出現(xiàn)該亮不亮，該閃不閃的危險(xiǎn)狀態(tài)，好提醒路人車輛的行駛意向，大大提高行車的安全。