基于單片機(jī)的汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，道路上到處都是飛速的汽車(chē)。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(chē)的各種安全設(shè)計(jì)考慮，這不僅僅是汽車(chē)本身的質(zhì)量問(wèn)題，還應(yīng)關(guān)注汽車(chē)在行駛過(guò)程中對(duì)路人的引導(dǎo)指示方面。其中汽車(chē)的各種燈就是安全警示的一個(gè)方面，汽車(chē)的轉(zhuǎn)彎燈、頭燈、尾燈和警示燈等能夠幫助路人識(shí)別汽車(chē)的動(dòng)向，尤其是當(dāng)遇到緊急事件時(shí)，打開(kāi)緊急開(kāi)關(guān)就可以警示路人該車(chē)現(xiàn)在不安全了，需要小心避車(chē)。轉(zhuǎn)彎燈能提示路人該車(chē)要進(jìn)行左轉(zhuǎn)或是右轉(zhuǎn)了，小心碰撞。傳統(tǒng)的汽車(chē)閃光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)于溫度變化較大的環(huán)境往往不能滿足要求。本文中汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈設(shè)計(jì)是用單片機(jī)來(lái)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(chē)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(guó)Labeenter Electronics公司開(kāi)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(duì)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(jí)的調(diào)試，還可以直接實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地模擬按鈕、鍵盤(pán)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(cè)量和觀測(cè)?；赑roteus的單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)極大地簡(jiǎn)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(lái)講，它支持PIC、8051、AVR、HC11、ARM7／LPC2000等系列多種型號(hào)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(chē)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(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器所實(shí)現(xiàn)的功能

汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器應(yīng)具有自動(dòng)診斷故障、轉(zhuǎn)彎、停靠和警示燈多種功能。本文中汽車(chē)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(kāi)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(chē)時(shí)，接通剎車(chē)開(kāi)關(guān)，左尾燈、右尾燈同時(shí)亮。

(3)停靠站時(shí)，接通?？块_(kāi)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(kāi)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(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器硬件設(shè)計(jì)

2．2．1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈硬件框圖

根據(jù)自動(dòng)控制原理，汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器應(yīng)該由輸入、輸出和反饋檢測(cè)電路組成，由AT89C51單片機(jī)組成控制器來(lái)處理和控制這些信號(hào)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器硬件框圖如圖1所示。



2．2．2 汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈硬件原理圖

51單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)采用按鍵開(kāi)關(guān)，連到單片機(jī)的P3口上，當(dāng)人按下某個(gè)開(kāi)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(hào)燈在Proteus用LED來(lái)代替，這些燈的亮滅由智能功率開(kāi)關(guān)BTS724來(lái)控制和檢測(cè)反饋。BTS724是4通道、低通態(tài)電阻的高端開(kāi)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(shí)燈。BTS724帶有四通道輸入輸出，且每一對(duì)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(chē)燈在未接通的狀態(tài)下)可檢測(cè)開(kāi)路故障，在ON狀態(tài)(指車(chē)燈在接通的狀態(tài)下)反饋過(guò)熱關(guān)斷。對(duì)于數(shù)字量輸出類型的診斷，通過(guò)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(cè)到開(kāi)路故障。當(dāng)按下緊急開(kāi)關(guān)時(shí)，不僅6個(gè)標(biāo)識(shí)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(chē)。響鈴在Proteus里用訊響器來(lái)代替，發(fā)出滴滴聲音。根據(jù)以上分析，先從元件庫(kù)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(duì)于不在基本庫(kù)里的元件可以自制，也可以再加庫(kù)。圖2為汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制原理圖。

3 汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈軟件設(shè)計(jì)

汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器實(shí)際上是根據(jù)車(chē)燈的狀態(tài)信息及駕駛員對(duì)車(chē)燈狀態(tài)的要求來(lái)實(shí)現(xiàn)的。車(chē)燈的狀態(tài)信息主要是故障信息的反饋，而駕駛員對(duì)車(chē)燈狀態(tài)的要求通過(guò)按下不同的開(kāi)關(guān)來(lái)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(duì)BTS724控制的車(chē)燈進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)亦周期地對(duì)車(chē)燈開(kāi)關(guān)進(jìn)行掃描，根據(jù)診斷結(jié)果和車(chē)燈開(kāi)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(duì)5個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行循環(huán)周期掃描，當(dāng)有緊急開(kāi)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(chē)開(kāi)關(guān)時(shí)，左尾燈、右尾燈同時(shí)亮；當(dāng)按下?？空鹃_(kāi)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(kāi)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(kāi)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(chē)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(kāi)發(fā)仿真，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)置，同時(shí)打開(kāi)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(yǔ)

本文汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈控制器主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)6個(gè)車(chē)燈的電子控制，通過(guò)控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)車(chē)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(chē)燈工作閃爍等；還可以通過(guò)功率開(kāi)關(guān)器件BTS724實(shí)現(xiàn)故障反饋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)車(chē)燈的故障診斷，讓駕駛員清楚知道車(chē)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(chē)輛的行駛意向，大大提高行車(chē)的安全。