单片机教案7 课题5 汽车LED的控制编程

教案课题课题5汽车LED的控制编程课程单片机授课教师专业汽车课型新授教案序号7授课时间第四周教学方法讲授教学目标1.了解LED的技术参数，分压（限流）电阻的作用2.掌握硬件电路的接线方法3.掌握软件程序的含义教学重点难点及解决办法掌握硬件的接线方法以及软件的程序含义通过PPT以及视频演示的方法展示每条命令的具体含义，以及命令呈现的效果。作业布置抄写软件程序以及各个命令的含义教学后记学生听课情况学生掌握情况存在的问题审查签字年月日教学过程教师活动教学内容学生活动组织教学询问上节课掌握情况复习提问讲授本节内容总结布置作业清点人数记录询问上节课掌握情况简述单片机的驱动安装步骤汽车行驶过程中，如果在道路上发生故障或者发生交通事故时应该打开双闪灯，以提醒过往车辆注意安全。本节实验就是利用led灯编程模拟汽车双闪灯。一、实验用器件ArduinoUNO板及配套USB数据线：1套LED灯：1个220欧的电阻：1个面包板：1个跳线：若干二、硬件连接取出所有元件，按照下图进行连接。在这里要确保LED连接的正确性，LED长脚为+，短脚为-，完成连接后，给Arduino接上USB数据线，供电，准备下载程序。三、输入代码打开ArduinoIDE，在编辑框中输入下面的样例代码。//汽车双闪灯intLED=10;//定义数字接口10,对应voidsetup(){pinMode(LED,OUTPUT);//设置数字10口为输出接口，Arduino上我们用到的I/O口都要进行类似这样的定义。}voidloop()//死循环体{digitalWrite(LED,HIGH);//IO口10设置为高电平，点亮数字10口LEDdelay(500);//延时500msdigitalWrite(LED,LOW);//IO口10设置为低电平，熄灭数字10口LEDdelay(500);//延时500ms}输入完毕后，点击IDE的“校验（Verify）”，查看输入代码是否通过编译。如果显示没有错误，单击“下载（UpLoad）”，给Arduino下载代码。下面就可以看到面包板上的红色LED每隔半秒交替亮灭一次。四、代码讲解Arduino语言是以setup()开头，loop()作为主体的一个程序构架。Arduino程序必须包含setup()和loop()两个函数，否则不能正常工作。setup()是用来初始化变量，定义引脚模式，调用库函数等等，此函数只运行一次。本程序在setup()中用输入输出模式定义函数pinMode(pin,mode)将数字的第10引脚设置为输出模式。loop()函数是一个循环函数，只要不断电，函数内的语句会一直循环执行下去，本程序在loop()中先用数字10口输出电平定义函数digitalWrite(pin,value)将数字10口定义为高电平，点亮led灯；接着调用延时函数delay(ms)(单位ms)延时500ms，发光二极管亮0.5s;再用数字10口输出电平定义函数digitawrite(pin,value)将数字10口定义为低电平，熄灭led灯；接着再调用延时函数delay(ms)(单位ms)延时1000ms,让发光二极管熄灭0.5s。因为loop()函数是一个循环函数，所以这个过程会不断的循环。因此可以看到LED灯一闪一闪的。五、硬件讲解1.面包板：面包板（集成电路实验板）是电路实验中一种具有多孔插座的插件板，在进行电路实验时，可以根据电路连接要求，在相应孔内插入电子元器件的引脚以及导线等，使其与孔内弹性接触片接触，由此连接成所需的实验电路。下图为迷你面包板的示意图。从图中我们可以看到，面包板的两边拥有4组8条横向相连的插孔，这4组我们称之为电源孔，一般是作为电源引入的通路，中间是上下两部分，纵向每5个孔为一个通道（这5个孔是联通的），这个就是我们的主工作区，用来插接原件和跳线。2汽车LED灯（1）汽车车灯的发展汽车前照灯从最初靠乙炔气火焰发光发展到当今的LED智能大灯，经历了五代的演变，其过程如下：第一代-乙炔气前照灯，相比之前人们把手提灯当作前照灯来说，乙炔气前照灯是真正意义上的前照灯，乙炔气火焰的亮度非常高，是当时其它材质的前照灯亮度的好几倍，但是直接的火焰照明相对来说安全性要差一些。第二代-电光源前照灯，电光源前照灯主要指的是充气白炽灯泡，它发明于二十世纪初。与上一代的乙炔气前照灯相比，它最大特点是亮度高、安全性高，然而由于当时技术和设备比较落后，白炽灯的电源和控制成了最大的问题，直到二十世纪中叶才得到广泛的使用，由于自身的原因，白炽前照灯使用寿命比较短。第三代-卤钨前照灯，卤钨灯就是在灯内充入碘，当灯丝因热而挥发出钨元素后，会和灯泡内的碘元素化合生成碘化钨；生成的碘化钨在灯泡内移动，遇到发热的灯丝后，又分解成了碘元素和钨元素，在不断化学变化的过程中，灯丝不会因为热而断掉，灯泡也不会因为元素的蒸发和沉积而变黑，这就极大的保证了灯泡的使用寿命和安全性。第四代-氙气灯，氙气大灯比卤钨灯的亮度高一倍，寿命长十倍，而能耗却只有卤钨灯的70%。由于氙气大灯的色温更加接近于自然光，因此它极大的提高了车辆的夜间行车的安全性和可靠性。其优势比较明显，正在逐步取代卤钨大灯成为汽车前照灯的主流。第五代-LED灯，LED前照灯指采用白色LED灯泡组的汽车前照灯，是目前高端车型前照灯首选。丰田在2007年发布的雷克萨斯LS600h型轿车上首次采用了LED前照灯。LED灯的功耗非常低，对汽车蓄电池的影响非常小，而且由于结构原因，几乎在车辆使用的年限内不会损坏，同时由于启动过程不需要大电流或者高电压，所以避免了大灯开启时的延迟，几乎可以做到即开即亮的效果。由于LED结构比较简单，个头也比较小，这就给设计师了一个机会：把前照灯设计成以往从来不敢想象样子。汽车前照灯的发展必将走向大量使用LED灯泡的道路上。目前中国国内国产汽车企业一般采用的都是卤素前照灯，合资汽车企业的中高端产品当中会出现氙气灯，而LED前照灯只有在高端豪华车型中才会出现，三种类型前照灯的性能比较如表所示。前照灯类型亮度(M.nit)光效（lm/w）相对色温（K）使用寿命（小时）卤素前照灯3-2014.427901000HID前照灯10-10030-1201800-800010000-20000LED前照灯3-401202800-700050000从表可以看出LED前照灯的各项性能指标优势明显。而它的最关键的另一个优势是相比与其它类型车灯需要高电压或者大电流才能正常工作来说，它只需要很小的电流就可以工作。相对宽松的工作条件，使它能够更快的被点亮。传统汽车车灯控制系统中仅有执行器、开关、保险、继电器等设备，采用传统点对点的通信方式进行连接，如图1.3所示。传统控制车灯的方式会使所有的车灯控制电路都要经过保险盒，继电器和车灯开关，这就使得车灯开关处的线路非常复杂，导致了维修难度提高和车辆安全性、可靠性的降低。从二十世纪九十年代到二十一世纪初，传统的汽车车灯控制方式大量的被采用。直到单片机技术成熟后，才开始用单片机逐步取代继电器和保险丝。采用了功率芯片和车载网络系统的车灯系统，对车灯的控制更加精确化和智能化，同时还具备自诊断的能力，能够及时的把车灯的工作状况反映给驾驶员。这种智能化车灯系统近几年得到了大力的发展。（2）led车灯LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳，所以LED灯的抗震性能好。发光二极管与普通二极管一样是由PN结组成，也具有单向导电性。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应连接电源正极。有的发光二极管的引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌的引线是正极。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用。但对于照明而言，人们更需要白色的光源。随着1998年发白光的LED开发成功，汽车照明系统也得