汽车电控课程设计指导

汽车电控课程设计指导设计内容：汽车车灯控制系统2013年12月目录一、设计内容二、进度安排三、基本要求四、设计过程

1、设计要求

2、设计要点

3、硬件设计

4、软件设计

5、调试与仿真五、设计报告六、考核方法一、设计内容

汽车车灯控制系统的设计

汽车在驾驶时有左转弯、右转弯、刹车、合紧急开关、停靠等操作。在左转弯或右转弯时，通过转弯操作杆应使左转开关或右转开关合上，从而使左头灯、仪表板左转弯灯、左尾灯或右头灯、仪表板右转弯灯、右尾灯闪烁；合紧急开关时要求前面所述的6个信号灯全部闪烁；汽车刹车时，两个尾灯点亮；如正当转弯时刹车，则转弯时原应闪烁的信号灯仍应闪烁。以上闪烁，都是频率为1Hz的低频闪烁；在汽车停靠而停靠开关合上时左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为30Hz的高频闪烁。

回目录二、进度安排

汽车电控课程设计共安排2周（10天），具体分配如下：任务布置、分组：半天（15周周一上午8:30、地点：工-454）查阅资料：半天（15周周一下午、地点：图书馆）总体方案设计：1天（15周周二、地点：分散）硬件设计：1天（15周周三、地点：工-454）软件设计：1天（15周周四、地点：工-454）软件调试：1天（15周周五、地点：工-454）仿真分析：2天（16周周一、周二、地点：工-454）撰写设计报告：2天（16周周三、周四、地点：分散）上交报告电子版并修改错误：半天（16周周五上午8:30、每个小组半小时、地点：工-454）答辩与总结、上交打印课程报告：半天（16周周五下午2:00、每个小组半小时、地点：工-454）回目录三、基本要求

1、课程设计的基本要求汽车电控课程设计的主要内容包括：理论设计、调试与仿真、撰写设计报告等。其中理论设计又包括选择总体方案，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图。程序设计是课程设计的关键环节，通过调试进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标，使理论设计更接近于实际产品。课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把理论设计内容，调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结，把实践内容上升到理论高度。回目录

2、课程设计的教学要求

汽车电控课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到工-454进行，每2人配备一台PC机、相关的软件（KEIL、PROTEUS）。做到课程设计教学课堂化，严格考勤制度，在课程设计期间（两周）累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在课程设计期间需要外出查找资料时，必须向指导老师请假，经同意后方可外出。

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课程设计的任务相对分散，每5-6名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。回目录四、设计过程

1、设计要求

本次课程设计主要是以AT89C51为核心的单片机控制电路，它主要模拟了汽车尾灯系统的转弯、刹车、应急、夜间行驶等状态下的发光情况，实现了汽车尾灯控制的智能化。汽车车灯控制系统的结构如图1.1所示。图1.1汽车车灯控制系统结构框图回目录AT89C51电源电路时钟电路复位电路按键电路发光二极管显示电路液晶屏显示电路由定时器/计数器与中断系统的联合模拟控制系统的工作原理。如汽车上有一个转弯控制杆，其中有三个位置：中间位置，汽车不转弯；向上，汽车左转；向下汽车右转。转弯时，规定左右尾灯、左右头灯仪表板上2个指示灯相应地发出闪烁信号。应急开关合上时，6个信号灯都应闪烁。汽车刹车时，2个尾灯发出不闪烁信号。如正当转弯时刹车，转弯时原应闪烁的信号仍应闪烁。它们都是频率为1Hz低频闪烁，在汽车停靠而停靠开关合上时，左头灯、右头灯、左尾灯、右尾灯按频率为30Hz的高频闪烁。本次单片机的控制系统以AT89C51为控制器；键盘为输入信号，由于AT89C51本身的功能强大，汽车转弯灯的驱动用单片机的驱动功能来完成。使得单片机的功能得到了充分的运用；并且显示电路从并行I/O口输出，由限流电阻和发光二极管组成，低电平使发光二极管导通，显示出相应的转弯信号；为提升系统的可靠性，方案中有加入故障检测电路和报警电路，对每条显示电路进行现场监控，若有故障，发出报警信号，具有一定的检测功能。进行仿真后，能清晰地看到在控制输入信号的状态下，相应的信号灯发出转弯的指示信号。本次设计对汽车转弯灯单片机控制系统进行分析与设计，对单片机控制系统进行仿真调试，以达到课程设计预期目的。

回目录回目录驾

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号仪表板左转弯灯仪表板右转弯灯左头灯右头灯左尾灯右尾灯左转弯（合上左转开关）闪烁——闪烁——闪烁——右转弯（合上右转开关）——闪烁——闪烁——闪烁合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁刹车（合上刹车开关）————————亮亮左转弯时刹车闪烁——闪烁——闪烁亮右转弯时刹车——闪烁——闪烁亮闪烁刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁亮亮左转弯时刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁闪烁亮右转弯时刹车，并合紧急开关闪烁闪烁闪烁闪烁亮闪烁停靠（合停靠开关）————30Hz闪烁30Hz闪烁30Hz闪烁30Hz闪烁

具体设计要求如下：设计一个基于单片机的汽车尾灯控制器，其具体指标要求如下：1）用发光二极管模拟汽车尾灯，按键开关作为转弯控制信号；2）按键选择左转弯，相应左尾灯闪烁；选择右转弯，右尾灯闪烁；3）按下双跳灯开关时，尾灯同时明、暗闪烁；4）可显示行进状态；5）可通过串口连接PC（发挥部分）。回目录2、设计要点(1)硬件设计：1）单片机建议选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。2）LED显示系统：LED具有二极管的特性，但在导通之后会发光，称之为发光二极管。与普通的灯泡一样，LED导通后，随着其俩端电压的增加，电流急剧增加，所以，必须给LED串联一个限流电阻，否则一旦通电，LED会被烧坏。要用89C51单片机来控制LED，显然这个LED必须要与89C51单片机的某个脚相连。89C51单片机上除了基本连线必须用到的6个脚，还有34个引脚。这里把LED与89C51单片机的P0脚相连。回目录

3）键盘系统：汽车转弯灯设计5个按键控制信号灯的转向、停靠、应急等。按键安排见下：S1键为刹车开关；S2键为紧急开关；S3键为停靠开关；S4键为左转弯开关；S5键为右转弯开关。4）电源供电系统：本系统采用220V电源供电，应设计相应的稳压电源电路。但课程设计受时间限制，也可采用现成的5V直流稳压电源供电，这样可以节约设计时间、简化设计过程。

回目录单片机控制系统功能模块的设计

电源电路时钟电路复位电路键盘接口电路信号灯电路故障监控电路报警电路电源电路时钟电路复位电路键盘接口电路信号灯电路故障监控电路报警电路单片机硬件功能实现单片机硬件功能实现说明如下：1、利用单片机的P0口连接6个LED作为数据线输出使用；2、利用单片机的P1口连接5个开关作为数据线输入使用；3、定时器/计数器的使用定时器/计数器0,定时功能,工作方式1,提供30ms的定时时间。4、中断源的使用定时器/计数器中断0。5、按键设定P1.0=刹车；P1.1=紧急；P1.2=停靠；P1.3=左转；P1.4=右转6、显示设定P0.0-P0.5控制线，接LED显示，信号灯顺序点亮是左前灯、右前灯、左仪表板、右仪表板、左后灯、右后灯。

(3)软件设计：

1）系统资源分配：为了便于程序的设计、阅读及修改，需要先对系统的存储器资源进行分配和说明。

2）软件模块：根据上述工作流程和设计要求，软件设计可以分为以下几个功能模块：

·主程序：初始化及键盘监控。

·计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成时间定时。回目录

·显示程序模块：完成发光二极管的显示驱动。

·键盘扫描程序模块：判断是否有键按下，并求取键号。

·键处理程序模块：分别是各个键的处理子程序。回目录控制系统主程序流程中断服务的程序流程控制系统键功能流程3、硬件设计

根据设计要求，交通灯控制系统的硬件由8位单片机、LED指示灯及其驱动电路、键盘、电源电路等组成。可以参照图1.2所示的方框图进行设计。硬件设计的要求：回目录（1）确定元器件的型号及参数。（2）用PROTEUS画出完整的原理图。（3）列出元器件清单。P2.0～P2.3P0P3.0～P3.2回目录电源电路时钟与复位程序按键段驱动位驱动驱动P1.0～P1.53色LED指示灯4位LED数码管单片机AT89C51图1.2车灯控制系统组成方框图4、软件设计

根据设计要点，软件设计首先应对系统资源进行进行分配和说明。为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，建议程序采用模块化结构，可按以下9个模块编写程序：回目录①

主程序模块：主要完成RAM清零，T0定时器的设置，灯的初值设定，键盘查询以及各子程序的调用。

②定时中断服务程序模块：产生定时信号。

③扫描显示子程序：为LED动态显示提供驱动信号。P0口和P2口为数码管提供驱动信号，P0口为字段口，低电平有效，P2口为字位码输出口，高电平有效。回目录

④键扫描子程序：检测P3端口，判断是否有键按下，如果有键按下，则进行延时去抖动并读取键值存入A中。

⑤键值处理子程序：根据键值，转相应键处理子程序。

⑥设置键处理子程序：设置键是一个多功能键，需要对其所按的次数进行计数，然后转到相应的程序段。

⑦加1键处理子程序：在按键标志位有效的情况下，每按一次加1键，对应的数据作加1处理。长按该键（时间超过1秒），则对应的数据快速增加。回目录

⑧减1键处理子程序：在按键标志位有效的情况下，每按一次减1键，对应的数据作减1处理。长按该键（时间超过1秒），则对应的数据快速减小。

⑨恢复通行显示子程序：在设置通行时间的状态下（此时键处理标志位0F2H=1），如在30秒钟内没有按任何按键，则自动恢复到正常工作状态，所作的设置时间无效。

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软件设计的要求：（1）用MCS-51汇编语言或C语言进行程序设计。（2）在WAVE或其它编程平台上进行编辑，并完成编译。附：参考程序。回目录5、调试与仿真采用Proteus软件，找到不同元器件，调入后，连线，下载程序到AT89C51芯片中，运行可看到相应的信号灯亮或闪烁，具体仿真操作说明如下：（1）按S1刹车键，D5、D6相应信号灯亮；（2）按S2紧急键，D1、D2、D3、D4、D5、D6相应信号灯以1Hz频率闪烁；（3）按S3停靠键，D1、D2、D5、D6相应信号灯以30Hz高频率闪烁；（4）按S4左转弯键，D1、D3、D5相应信号以1Hz频率灯亮；（5）按S5右转弯键，D2、D4、D6相应信号灯以1Hz频率闪烁；（6）按S1刹车、S2紧急键，D1、D2、D3、D4相应信号灯以1Hz频率闪烁；D5、D6信号灯亮；（7）按S4左转弯、S1刹车键，D1、D3、D5相应信号灯以1Hz频率闪烁；D6信号灯亮；（8）按S5右转弯、S1刹车键，D2、D4、D6相应信号灯以1Hz频率闪烁；D5信号灯亮；（9）按S4左转弯、S1刹车、S2紧急键，D1、D2、D3、D4、D5相应信号灯以1Hz频率闪烁；D6信号灯亮；（10）按S5右转弯、S1刹车、S2紧急键，D1、D2、D3、D4、D6相应信号灯以1Hz频率闪烁，D5信号灯亮。

回目录五、设计报告

设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范。设计报告的格式如下：

回目录设计报告格式1、封面2、内容提要3、目录4、正文

(1)所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；(2)硬件电路设计及描述；(3)软件设计流程及描述；(4)源程序代码（要有注释）；5、心得体会6、参考文献

回目录六、考核方法汽车电控课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。考核分三个方面进行：设计制作40%；设计报告30%；设计答辩30%。表